一种全自动智能型垃圾箱及其控制方法与流程

本发明涉及一种全自动智能型垃圾箱及其控制方法。

背景技术：

现今人类已愈来愈重视环境污染问题，同时也渐渐注意到每日产生的巨量垃圾中，有许许多多是可再加以重制或再利用的，例如纸类、塑胶制品、铁/铝罐、玻璃等，皆是现今环保回收的对象，因为各项回收的材料经过再处理后，可作为其他再制物的原料，且塑胶制品若予以丢弃掩埋更会因为无法被分解而造成严重的污染，因此回收资源垃圾是当前相当重要之课题。

垃圾分类处理对环境保护具有积极的意义，有效地垃圾分类不仅使有用的垃圾可以更容易地与不可回收垃圾分离，降低垃圾处理的成本，还可以减少或避免垃圾在分拣回收处理过程中造成的污染，是一件利国利民的事情。而目前大多数城市的社区实施的垃圾分类管理模式主要依赖住户的自觉性，对住户是否按要求分类没有衡量和监控，从而影响实施垃圾分类的实际效果。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的存在的上述不足，而提供一种全自动智能型垃圾箱及其控制方法，该垃圾箱结构简单、设计新颖、科学便利、针对性强、自动化程度高、做到了全自动控制，不仅可降低用户的使用难度，而且可有效提高清洁人员的工作效率，很好地解决了垃圾的自动分类问题。该控制方法通过控制器控制感应装置、检测装置、认证识别装置、语音播报装置、操作屏和自动分类装置，实现了垃圾的自动分类，不仅使有用的垃圾可以更容易地与不可回收垃圾分离，降低垃圾处理的成本，还可以减少或避免垃圾在分拣回收处理过程中造成的污染。

为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种全自动智能型垃圾箱，包括箱体、垃圾投入口、自动分类装置和垃圾腔体，垃圾腔体包括可回收垃圾腔体和不可回收垃圾腔体，垃圾投入口位于箱体的顶部，垃圾腔体位于箱体的底部，自动分类装置设置于垃圾投入口与垃圾腔体之间，自动分类装置包括驱动室、驱动机构、传动机构和筛选筒，驱动室安装于箱体的侧面，驱动机构安装于驱动室内，驱动机构连接传动机构，传动机构上设有筛选筒，传动机构和筛选筒设置于垃圾腔体和垃圾投入口之间，筛选筒内设有启闭机构，箱体内设有控制系统，控制系统包括控制器、感应装置、检测装置、认证识别装置、语音播报装置和操作屏，感应装置、检测装置、认证识别装置、语音播报装置和操作屏均连接控制器，感应装置安装于垃圾投入口上，检测装置安装于垃圾腔体上。

进一步，驱动机构包括驱动电机、驱动轴和齿轮驱动箱，驱动轴包括主动驱动轴和从动驱动轴，驱动电机连接有联轴器，联轴器连接有主动驱动轴，主动驱动轴连接齿轮驱动箱，齿轮驱动箱内设有驱动齿轮组，驱动齿轮组连接从动驱动轴，从动驱动轴连接传动机构。驱动机构通过驱动电机带动主动驱动轴作旋转运动，通过主动驱动锥齿轮和从动驱动锥齿轮的啮合作用，同时带动安装于齿轮驱动箱两侧的两根从动驱动轴一起运动，由此带动传动机构运动。这样仅仅只需要一台驱动电机就可以同时驱动传动机构上的两个单轴驱动器同时运动，不但提高了传动机构带动筛选筒运动的稳定性，而且减少了设备零件，节约了空间，使整个垃圾箱的内部布局更加合理。

进一步，驱动齿轮组包括主动驱动锥齿轮和从动驱动锥齿轮，主动驱动锥齿轮安装于主动驱动轴上，从动驱动锥齿轮安装于从动驱动轴上，主动驱动锥齿轮和从动驱动锥齿轮相匹配。

进一步，传动机构包括传动架、传动齿轮箱和单轴驱动器，传动架设置于箱体的内壁上，传动架上设有单轴驱动器，单轴驱动器包括传动滑槽，传动丝杆、传动螺母和安装板，传动丝杆设置于传动滑槽内，传动丝杆上设有传动螺母，传动螺母连接安装板，安装板连接筛选筒，传动丝杆连接传动齿轮箱，传动齿轮箱内设有传动齿轮组，传动齿轮组连接从动驱动轴。传动机构通过两对主传动锥齿轮和从传动锥齿轮的作用，分别带动两个单轴驱动器同时运动，在传动丝杆和传动螺母的作用下，顺利带动筛选筒在单轴驱动器的传动滑槽上运动，运行平稳、传动效果好。

进一步，传动齿轮包括主传动锥齿轮和从传动锥齿轮，主传动锥齿轮安装于从动驱动轴上，从传动锥齿轮安装于传动丝杆上，主传动锥齿轮和从传动锥齿轮相匹配。

进一步，启闭机构包括底板、转轴、启闭控制杆和连接杆，底板通过转轴连接于筛选筒的底部，底板可绕转轴旋转，底板连接启闭控制杆，启闭控制杆连接连接杆，连接杆连接有启闭电机，启闭控制杆和连接杆上均设有摄像头。启闭机构通过启闭电机(图中未画出)带动启闭控制杆作上下直线运动，使两块底板可以顺利绕着转轴作旋转运动，这样当需要开启底板时，启闭电机(图中未画出)带动启闭控制杆向下运动，使垃圾袋顺利落到垃圾腔体内，这样当需要关闭底板时，启闭电机(图中未画出)带动启闭控制杆向上运动，控制稳定、启闭效果好。除此之外，还可以通过摄像头，观察筛选筒内的情况，便于控制器进行管理。

进一步，感应装置包括红外线发射器和红外线接收器，红外线发射器安装于垃圾投入口的一侧，红外线接收器安装于垃圾投入口的另一侧。

进一步，检测装置包括重量传感器、溢满传感器和定位传感器，重量传感器位于垃圾腔体的底部，溢满传感器位于垃圾腔体的顶部，定位传感器包括第一定位传感器、第二定位传感器和第三定位传感器，第一定位传感器位于垃圾投入口的下方，第二定位传感器位于可回收垃圾腔体的上方，第三定位传感器位于不可回收垃圾腔体的上方。重量传感器可以是压力传感器，通过垃圾腔体底部增加的压力得到垃圾袋的重量。当垃圾腔体内的垃圾堆积到一定程度后，通过溢满传感器将其信号传递控制器，由控制器联系远程控制中心，由远程控制中心派出工作人员及时清理垃圾，从而使垃圾箱可以有效地工作。

一种全自动智能型垃圾箱控制方法，包括如下步骤：

(1)当用户需要投放垃圾时，先通过认证识别装置进行身份认证，待通过认证后，语音播报装置播报可回收垃圾和不可回收垃圾的种类，便于用户作出选择的正确。

(2)用户操作显示屏的控制按钮，并选择合适的垃圾种类，此时控制器接到命令后发出开启垃圾投入口的命令，用户顺利将垃圾袋放置到垃圾投入口内。

(3)投入的垃圾袋遮挡住感应装置的红外线发射器发出的红外光束，红外线接收器接收不到信号，感应装置将检测到的遮挡信号发送给控制器，主控制器控制自动分类装置的驱动电机开始工作，驱动电机通过驱动机构和传动机构带动筛选筒运动，当第一定位传感器发出的信号被筛选筒上的遮光板遮住时，第一定位传感器将检测到的遮住信号发送给控制器，控制器控制自动分类装置的驱动电机停止工作，使筛选筒停留在垃圾投入口的正下方，与此同时，控制器控制垃圾投入口底部的门顺利打开，垃圾袋顺利运动到筛选筒内。

(4)控制器根据用户操作显示屏选择垃圾种类，控制自动分类装置的驱动电机再次工作，如果用户投入的是可回收的垃圾，此时驱动电机通过驱动机构和传动机构带动筛选筒向可回收垃圾腔体的方向运动，当第二定位传感器发出的信号被筛选筒上的遮光板遮住时，第二定位传感器将检测到的遮住信号发送给控制器，控制器控制自动分类装置的驱动电机停止工作，使筛选筒停留在可回收垃圾腔体的正上方，与此同时，控制器控制启闭电机工作，由启闭电机通过启闭控制杆和连接杆运动，顺利打开筛选筒的底板，使垃圾袋落入到可回收垃圾腔体内，重量传感器感应到可回收垃圾腔体内的垃圾重量增加，重量传感器将增重信号传输给控制器；如果用户投入的是不可回收的垃圾，此时驱动电机通过驱动机构和传动机构带动筛选筒向不可回收垃圾腔体的方向运动，当第三定位传感器发出的信号被筛选筒上的遮光板遮住时，第三定位传感器将检测到的遮住信号发送给控制器，控制器控制自动分类装置的驱动电机停止工作，使筛选筒停留在不可回收垃圾腔体的正上方，与此同时，控制器控制启闭电机工作，由启闭电机通过启闭控制杆和连接杆运动，顺利打开筛选筒的底板，使垃圾袋落入到不可回收垃圾腔体内，重量传感器感应到不可回收垃圾腔体内的垃圾重量增加，重量传感器将增重信号传输给控制器。

(5)控制器接收到垃圾腔体内的增重信号后，确认用户本次投放垃圾的行为完成，并将称重信息、用户信息和垃圾类型绑定后通过控制器的存储器进行储存，存储器记录下本次有效地垃圾投放行为信息。

由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：

本发明为一种全自动智能型垃圾箱及其控制方法，该垃圾箱结构简单、设计新颖、科学便利、针对性强、自动化程度高、做到了全自动控制，不仅可降低用户的使用难度，而且可有效提高清洁人员的工作效率，很好地解决了垃圾的自动分类问题。该控制方法通过控制器控制感应装置、检测装置、认证识别装置、语音播报装置、操作屏和自动分类装置，实现了垃圾的自动分类，不仅使有用的垃圾可以更容易地与不可回收垃圾分离，降低垃圾处理的成本，还可以减少或避免垃圾在分拣回收处理过程中造成的污染。

驱动机构通过驱动电机带动主动驱动轴作旋转运动，通过主动驱动锥齿轮和从动驱动锥齿轮的啮合作用，同时带动安装于齿轮驱动箱两侧的两根从动驱动轴一起运动，由此带动传动机构运动。这样仅仅只需要一台驱动电机就可以同时驱动传动机构上的两个单轴驱动器同时运动，不但提高了传动机构带动筛选筒运动的稳定性，而且减少了设备零件，节约了空间，使整个垃圾箱的内部布局更加合理。

传动机构通过两对主传动锥齿轮和从传动锥齿轮的作用，分别带动两个单轴驱动器同时运动，在传动丝杆和传动螺母的作用下，顺利带动筛选筒在单轴驱动器的传动滑槽上运动，运行平稳、传动效果好。

启闭机构通过启闭电机(图中未画出)带动启闭控制杆作上下直线运动，使两块底板可以顺利绕着转轴作旋转运动，这样当需要开启底板时，启闭电机(图中未画出)带动启闭控制杆向下运动，使垃圾袋顺利落到垃圾腔体内，这样当需要关闭底板时，启闭电机(图中未画出)带动启闭控制杆向上运动，控制稳定、启闭效果好。除此之外，还可以通过摄像头，观察筛选筒内的情况，便于控制器进行管理。

重量传感器可以是压力传感器，通过垃圾腔体底部增加的压力得到垃圾袋的重量。当垃圾腔体内的垃圾堆积到一定程度后，通过溢满传感器将其信号传递控制器，由控制器联系远程控制中心，由远程控制中心派出工作人员及时清理垃圾，从而使垃圾箱可以有效地工作。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明中一种全自动智能型垃圾箱的结构示意图；

图2为本发明中驱动机构和传动机构连接的结构示意图；

图3为本发明中齿轮驱动箱的内部结构示意图；

图4为本发明中传动齿轮箱的内部结构示意图；

图5为本发明中启闭机构的结构示意图；

图6为本发明中启闭控制杆和连接杆连接的结构示意图；

图7为本发明中控制系统的结构示意图。

图中：1-箱体；2-垃圾投入口；3-自动分类装置；4-可回收垃圾腔体；5-不可回收垃圾腔体；6-驱动室；7-驱动机构；8-传动机构；9-筛选筒；10-控制器；11-感应装置；12-检测装置；13-认证识别装置；14-语音播报装置；15-操作屏；16-驱动电机；17-主动驱动轴；18-从动驱动轴；19-联轴器；20-齿轮驱动箱；22-主动驱动锥齿轮；23-从动驱动锥齿轮；24-传动架；25-传动齿轮箱；26-单轴驱动器；27-传动滑槽；28-传动丝杆；29-传动螺母；30-安装板；31-主传动锥齿轮；32-从传动锥齿轮；33-第一定位传感器；34-第二定位传感器；35-第三定位传感器；36-底板；37-转轴；38-启闭控制杆；39-连接杆；40-摄像头；41-红外线发射器；42-红外线接收器；43-重量传感器；44-溢满传感器。

具体实施方式

如图1至图7所示，一种全自动智能型垃圾箱，包括箱体1、垃圾投入口2、自动分类装置3和垃圾腔体，垃圾腔体包括可回收垃圾腔体4和不可回收垃圾腔体5，垃圾投入口2位于箱体1的顶部，垃圾腔体位于箱体1的底部，自动分类装置3设置于垃圾投入口2与垃圾腔体之间，自动分类装置3包括驱动室6、驱动机构7、传动机构8和筛选筒9，驱动室6安装于箱体1的侧面，驱动机构7安装于驱动室6内，驱动机构7连接传动机构8，传动机构8上设有筛选筒9，传动机构8和筛选筒9设置于垃圾腔体和垃圾投入口2之间，筛选筒9内设有启闭机构，箱体1内设有控制系统，控制系统包括控制器10、感应装置11、检测装置12、认证识别装置13、语音播报装置14和操作屏15，感应装置11、检测装置12、认证识别装置13、语音播报装置14和操作屏15均连接控制器10，感应装置11安装于垃圾投入口2上，检测装置12安装于垃圾腔体上。

驱动机构7包括驱动电机16、驱动轴和齿轮驱动箱20，驱动轴包括主动驱动轴17和从动驱动轴18，驱动电机16连接有联轴器19，联轴器19连接有主动驱动轴17，主动驱动轴17连接齿轮驱动箱20，齿轮驱动箱20内设有驱动齿轮组，驱动齿轮组连接从动驱动轴18，从动驱动轴18连接传动机构8。驱动齿轮组包括主动驱动锥齿轮22和从动驱动锥齿轮23，主动驱动锥齿轮22安装于主动驱动轴17上，从动驱动锥齿轮23安装于从动驱动轴18上，主动驱动锥齿轮22和从动驱动锥齿轮23相匹配。驱动机构7通过驱动电机16带动主动驱动轴17作旋转运动，通过主动驱动锥齿轮22和从动驱动锥齿轮23的啮合作用，同时带动安装于齿轮驱动箱20两侧的两根从动驱动轴18一起运动，由此带动传动机构8运动。这样仅仅只需要一台驱动电机16就可以同时驱动传动机构8上的两个单轴驱动器26同时运动，不但提高了传动机构8带动筛选筒9运动的稳定性，而且减少了设备零件，节约了空间，使整个垃圾箱的内部布局更加合理。

传动机构8包括传动架24、传动齿轮箱25和单轴驱动器26，传动架24设置于箱体1的内壁上，传动架24上设有单轴驱动器26，单轴驱动器26包括传动滑槽27，传动丝杆28、传动螺母29和安装板30，传动丝杆28设置于传动滑槽27内，传动丝杆28上设有传动螺母29，传动螺母29连接安装板30，安装板30连接筛选筒9，传动丝杆28连接传动齿轮箱25，传动齿轮箱25内设有传动齿轮组，传动齿轮组连接从动驱动轴18。传动齿轮包括主传动锥齿轮31和从传动锥齿轮32，主传动锥齿轮31安装于从动驱动轴18上，从传动锥齿轮32安装于传动丝杆28上，主传动锥齿轮31和从传动锥齿轮32相匹配。传动机构8通过两对主传动锥齿轮31和从传动锥齿轮32的作用，分别带动两个单轴驱动器26同时运动，在传动丝杆28和传动螺母29的作用下，顺利带动筛选筒9在单轴驱动器26的传动滑槽27上运动，运行平稳、传动效果好。

启闭机构包括底板36、转轴37、启闭控制杆38和连接杆39，底板36通过转轴37连接于筛选筒9的底部，底板36可绕转轴37旋转，底板36连接启闭控制杆38，启闭控制杆38连接连接杆39，连接杆39连接有启闭电机，启闭控制杆38和连接杆39上均设有摄像头40。启闭机构通过启闭电机(图中未画出)带动启闭控制杆38作上下直线运动，使两块底板36可以顺利绕着转轴37作旋转运动，这样当需要开启底板36时，启闭电机(图中未画出)带动启闭控制杆38向下运动，使垃圾袋顺利落到垃圾腔体内，这样当需要关闭底板36时，启闭电机(图中未画出)带动启闭控制杆38向上运动，控制稳定、启闭效果好。除此之外，还可以通过摄像头40，观察筛选筒9内的情况，便于控制器10进行管理。

感应装置11包括红外线发射器41和红外线接收器42，红外线发射器41安装于垃圾投入口2的一侧，红外线接收器42安装于垃圾投入口2的另一侧。

检测装置12包括重量传感器43、溢满传感器44和定位传感器，重量传感器43位于垃圾腔体的底部，溢满传感器44位于垃圾腔体的顶部，定位传感器包括第一定位传感器33、第二定位传感器34和第三定位传感器35，第一定位传感器33位于垃圾投入口2的下方，第二定位传感器34位于可回收垃圾腔体4的上方，第三定位传感器35位于不可回收垃圾腔体5的上方。重量传感器43可以是压力传感器，通过垃圾腔体底部增加的压力得到垃圾袋的重量。溢满传感器44可以设置成一个红外线发射器41和红外线接收器42，当红外线发射器41发出的红外光束，红外线接收器42接收不到信号时，可以视为垃圾腔体内的垃圾堆积满了。当垃圾腔体内的垃圾堆积到一定程度后，通过溢满传感器44将其信号传递控制器10，由控制器10联系远程控制中心，由远程控制中心派出工作人员及时清理垃圾，从而使垃圾箱可以有效地工作。溢满传感器44可以设置成一个红外线发射器41和红外线接收器42，当红外线发射器41发出的红外光束，红外线接收器42接收不到信号时，可以视为垃圾腔体内的垃圾堆积满了。

一种全自动智能型垃圾箱控制方法，包括如下步骤：

(1)当用户需要投放垃圾时，先通过认证识别装置13进行身份认证，待通过认证后，语音播报装置14播报可回收垃圾和不可回收垃圾的种类，便于用户作出选择的正确。

(2)用户操作显示屏的控制按钮，并选择合适的垃圾种类，此时控制器10接到命令后发出开启垃圾投入口2的命令，用户顺利将垃圾袋放置到垃圾投入口2内。

(3)投入的垃圾袋遮挡住感应装置11的红外线发射器41发出的红外光束，红外线接收器42接收不到信号，感应装置11将检测到的遮挡信号发送给控制器10，主控制器10控制自动分类装置3的驱动电机16开始工作，驱动电机16通过驱动机构7和传动机构8带动筛选筒9运动，当第一定位传感器33发出的信号被筛选筒9上的遮光板遮住时，第一定位传感器33将检测到的遮住信号发送给控制器10，控制器10控制自动分类装置3的驱动电机16停止工作，使筛选筒9停留在垃圾投入口2的正下方，与此同时，控制器10控制垃圾投入口2底部的门顺利打开，垃圾袋顺利运动到筛选筒9内。

(4)控制器10根据用户操作显示屏选择垃圾种类，控制自动分类装置3的驱动电机16再次工作，如果用户投入的是可回收的垃圾，此时驱动电机16通过驱动机构7和传动机构8带动筛选筒9向可回收垃圾腔体4的方向运动，当第二定位传感器34发出的信号被筛选筒9上的遮光板遮住时，第二定位传感器34将检测到的遮住信号发送给控制器10，控制器10控制自动分类装置3的驱动电机16停止工作，使筛选筒9停留在可回收垃圾腔体4的正上方，与此同时，控制器10控制启闭电机工作，由启闭电机通过启闭控制杆38和连接杆39运动，顺利打开筛选筒9的底板36，使垃圾袋落入到可回收垃圾腔体4内，重量传感器43感应到可回收垃圾腔体4内的垃圾重量增加，重量传感器43将增重信号传输给控制器10；如果用户投入的是不可回收的垃圾，此时驱动电机16通过驱动机构7和传动机构8带动筛选筒9向不可回收垃圾腔体5的方向运动，当第三定位传感器35发出的信号被筛选筒9上的遮光板遮住时，第三定位传感器35将检测到的遮住信号发送给控制器10，控制器10控制自动分类装置3的驱动电机16停止工作，使筛选筒9停留在不可回收垃圾腔体5的正上方，与此同时，控制器10控制启闭电机工作，由启闭电机通过启闭控制杆38和连接杆39运动，顺利打开筛选筒9的底板36，使垃圾袋落入到不可回收垃圾腔体5内，重量传感器43感应到不可回收垃圾腔体5内的垃圾重量增加，重量传感器43将增重信号传输给控制器10。

(5)控制器10接收到垃圾腔体内的增重信号后，确认用户本次投放垃圾的行为完成，并将称重信息、用户信息和垃圾类型绑定后通过控制器10的存储器进行储存，存储器记录下本次有效地垃圾投放行为信息。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。