一种太阳能供电式语音控制环保智能垃圾桶的制作方法

本实用新型涉及一种垃圾桶，特别涉及一种太阳能供电式语音控制环保智能垃圾桶。

背景技术：

目前市场上主要有以下几类垃圾桶：网状式，脚踩带盖子式，手压式，红外感应式等垃圾桶，传统的网状式垃圾桶存在漏水，夏天气味大的缺点；而脚踩带盖子式，手压式需要依靠人的按压才能使盖子打开；虽然随着技术的发展，红外感应式垃圾桶改进了盖子开合方式，但是仍需人们走到垃圾桶面前投掷垃圾，相对来说还是不太方便，尤其是卧床老年人。并且夏季垃圾桶易出现异味的情况，因此一种能够实时监测垃圾桶内异味状况，提醒用户及时清理的垃圾桶成为必要。如果能够将一个基于语音控制的可移动平台与可检测垃圾桶内异味状况的垃圾桶相结合，那么这种新型智能垃圾桶将大大改善人们的生活。

语音识别技术也被称为自动语音识别，将人类的语音中的词汇内容转换为计算机可读的输入，例如按键、二进制编码或者字符序列。语音识别系统本质上是一种模式识别系统，包括特征提取、模式匹配、参考模式库等三个基本单元。目前具有代表性的语音识别方法主要有动态时间规整技术（DTW）、隐马尔可夫模型（HMM）、矢量量化（VQ）、人工神经网络（ANN）、支持向量机（SVM）等方法。

超声波避障技术是利用超声波传感器发出超声波，超声波遇到障碍物返回，通过之间的时间差来计算物体与障碍物之间的距离，以达到避障的目的。

技术实现要素：

目的：为了解决上述问题，本实用新型提供了一种可依靠太阳能供电，通过用户语音指令控制垃圾桶运动、且可检测垃圾桶内异味的环保型智能垃圾桶。

技术方案：为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：

一种太阳能供电式语音控制环保智能垃圾桶，包括可翻转垃圾桶盖，垃圾桶内胆和垃圾桶外壳，所述垃圾桶内胆设于垃圾桶外壳内，所述可翻转垃圾桶盖与垃圾桶外壳通过连杆相连接，还包括太阳能吸收转换装置、蓄电池电量存储装置、电压电流转换装置、220V语音识别装置、避障装置、气体检测装置，底部运动装置，微处理器、垃圾桶盖开合装置和液晶显示屏，其中，

所述底部运动装置包括三轮平台、两个驱动轮、两个步进电机驱动系统和一个万向轮，所述三轮平台安装在垃圾桶外壳底部，所述两个驱动轮与一个万向轮呈等边三角形安装在三轮平台上，所述两个驱动轮分别由步进电机驱动系统驱动进行工作，所述步进电机驱动系统通过导线与电压电流转换装置相连接；

所述太阳能吸收转换装置安装于垃圾桶外壳的外侧表面，且太阳能吸收转换装置中内置的非晶体硅薄膜太阳能电池通过导线与安装在垃圾桶外壳底部的蓄电池电量存储装置连接；

所述微处理器安装于垃圾桶内外壳之间，固定在垃圾桶外壳内侧，并与各个装置通过导线相连；

所述蓄电池电量存储装置包括方形蓄电池，安装于垃圾桶外壳底部的三轮平台上，所述方形蓄电池的电流输出端与电压电流转换装置连接，所述电流输入端与太阳能吸收转换装置中内置的非晶体硅薄膜太阳能电池相连接；

所述电压电流转换装置包括稳压芯片，分为两部分，一部分将蓄电池输出的电压转化成5V、1A，3.3V、1A和12V、1A的电压电流，其输出端通过导线分别与各用电装置相连接，输入端与方形蓄电池相连接，另一部分位于蓄电池前端，转换由太阳能电板所产生的电流以及220V交流电产生的电流，输出端连接蓄电池，输入端连接太阳能电板和充电口，两部分电压电流转换装置安装于垃圾桶外壳底部的三轮平台上；

所述避障装置安装在底部运动装置的四周，采用超声波检测装置检测与障碍物的距离，并通过导线与微处理器连接；

所述气体检测装置包括气体检测传感器和模数转换器，安装在垃圾桶盖下方，所述气体检测传感器通过导线与模数转换器相连接，所述模数转换器与微处理器连接；

所述语音识别装置安装在垃圾桶盖上方，用于接收和识别使用者的指令，并将其转化为电信号，通过导线传输至微处理器；

所述垃圾桶盖开合装置安装在垃圾桶盖和垃圾桶外壳相连接处，并与微处理器通过导线直接相连接，通过垃圾桶盖开合装置中的电机的正反转来控制来位于桶盖内部铁杆的上下摆动，从而实现垃圾桶盖的开和闭；

所述液晶显示屏设置在垃圾桶盖上方，所述液晶屏通过导线直接与微处理器相连，由微处理器直接控制。

优选地，所述方形蓄电池的电压电流的输入输出分别为24V、12A与24V、20A。

优选地，所述超声波检测装置的检测距离为0.1m～4m。

优选地，所述步进电机驱动系统包括步进电机和步进电机驱动，所述步进电机分别连接驱动轮和步进电机驱动器，所述步进电机驱动器与电压电流转换装置的输出端连接。

优选地，所述气体检测传感器包括硫化物检测传感器和氨气检测传感器。

优选地，所述垃圾桶还包括蜂鸣器，所述蜂鸣器通过导线与微处理器连接。

有益效果： 本实用新型提供一种太阳能供电式语音控制环保智能垃圾桶，充分利用日常使用时所吸收到的太阳能作为能量来源；利用使用者的语音指令控制垃圾桶的运动和开合，方便了人们的家居生活，尤其对于部分卧床老人，更是能够提升他们的生活状况；此外此垃圾桶实时监测垃圾桶内的硫化物及氨气气体浓度并通过语音提醒使用者倒垃圾，有效缓解了家中垃圾中有害物的滋生。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构图；

图2为本实用新型使用语音控制其运动的过程流程图；

图3为本实用新型使用语音控制其桶盖开合的工作流程图；

图4为本实用新型环保智能垃圾桶供电部分的工作示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

一种太阳能供电式语音控制环保智能垃圾桶，包括可翻转垃圾桶盖，垃圾桶内胆和垃圾桶外壳，所述垃圾桶内胆设于垃圾桶外壳内，所述可翻转垃圾桶盖与垃圾桶外壳通过连杆相连接，还包括太阳能吸收转换装置、蓄电池电量存储装置、电压电流转换装置、220V语音识别装置、避障装置、气体检测装置，底部运动装置，微处理器、垃圾桶盖开合装置和液晶显示屏，其中，

所述底部运动装置包括三轮平台、两个驱动轮、两个步进电机驱动系统和一个万向轮，所述三轮平台安装在垃圾桶外壳底部，所述两个驱动轮与一个万向轮呈等边三角形安装在三轮平台上，所述两个驱动轮分别由步进电机驱动系统驱动进行工作，所述步进电机驱动系统通过导线与电压电流转换装置相连接；

所述太阳能吸收转换装置安装于垃圾桶外壳的外侧表面，且太阳能吸收转换装置中内置的非晶体硅薄膜太阳能电池通过导线与安装在垃圾桶外壳底部的蓄电池电量存储装置连接；

所述微处理器安装于垃圾桶内外壳之间，固定在垃圾桶外壳内侧，并与各个装置通过导线相连；

所述蓄电池电量存储装置包括方形蓄电池，安装于垃圾桶外壳底部的三轮平台上，所述方形蓄电池的电流输出端与电压电流转换装置连接，所述电流输入端与太阳能吸收转换装置中内置的非晶体硅薄膜太阳能电池相连接；

所述电压电流转换装置包括稳压芯片，分为两部分，一部分将蓄电池输出的电压转化成5V、1A，3.3V、1A和12V、1A的电压电流，其输出端通过导线分别与各用电装置相连接，输入端与方形蓄电池相连接，另一部分位于蓄电池前端，转换由太阳能电板所产生的电流以及220V交流电产生的电流，输出端连接蓄电池，输入端连接太阳能电板和充电口，两部分电压电流转换装置安装于垃圾桶外壳底部的三轮平台上；

所述避障装置安装在底部运动装置的四周，采用超声波检测装置检测与障碍物的距离，并通过导线与微处理器连接；

所述气体检测装置包括气体检测传感器和模数转换器，安装在垃圾桶盖下方，所述气体检测传感器通过导线与模数转换器相连接，所述模数转换器与微处理器连接；

所述语音识别装置安装在垃圾桶盖上方，用于接收和识别使用者的指令，并将其转化为电信号，通过导线传输至微处理器；

所述垃圾桶盖开合装置安装在垃圾桶盖和垃圾桶外壳相连接处，并与微处理器通过导线直接相连接，通过垃圾桶盖开合装置中的电机的正反转来控制来位于桶盖内部铁杆的上下摆动，从而实现垃圾桶盖的开和闭；

所述液晶显示屏设置在垃圾桶盖上方，所述液晶屏通过导线直接与微处理器相连，由微处理器直接控制。

优选地，所述方形蓄电池的电压电流的输入输出分别为24V、12A与24V、20A。

优选地，所述超声波检测装置的检测距离为0.1m～4m。

优选地，所述步进电机驱动系统包括步进电机和步进电机驱动，所述步进电机分别连接驱动轮和步进电机驱动器，所述步进电机驱动器与蓄电池电量存储装置的连接。

优选地，所述气体检测传感器包括硫化物检测传感器和氨气检测传感器。

优选地，所述垃圾桶还包括蜂鸣器，所述蜂鸣器通过导线与微处理器连接。

本实用新型的工作原理如下：

本实用新型采用非晶硅薄膜太阳能电池接受日光、灯光或其他光源照射后产生直流电流，直流电流通过电压电流转换装置后输入蓄电池中储存，通过电压电流转换装置经过变压、整流、滤波及稳压等一系列动作将蓄电池电压电流转换为用电模块电压电流输出供给该系统用电模块。同时人发送的指令经过语音识别装置转化为不同的电信号传输至微处理器之中，微处理器根据人的不同指令使该智能垃圾桶完成前进、后退、转弯等动作，并在运动的过程当中利用超声波检测装置实时监测前进方向上的障碍物距离，当距离小于设定值之时，系统停止步进电机的运动；此外，该垃圾桶通过接收人的指令控制垃圾桶盖与筒体连接处的电机的正转和反转，来达成打开垃圾桶盖子以及关上垃圾桶盖子的目的；利用硫化物浓度传感器以及氨气传感器实时监测垃圾桶内有害气体的浓度，当浓度超过了预定值之时，通过蜂鸣器来提示使用者清理垃圾。

如图1所示为本实用新型的整体系统结构图，包括供电系统、底部运动控制系统、微处理器系统、语音识别系统和内部异味检测系统，所述供电系统分别与其他各系统连接为其供电，所述语音识别系统所采集的语音指令信息通过微处理器系统处理分析后分别控制底部运动控制系统和内部异味检测系统工作，其中，

一、供电系统，包括太阳能吸收转换装置、蓄电池电量存储装置、交流电供电口、电压电流转换装置，本实用新型采用非晶体硅薄膜太阳能电池板转换太阳能和220V交流电两种方式经电压电流转换装置为24V、20A蓄电池供电，并利用蓄电池给各用电装置供电，本实用新型采用了电压电流转换装置将电压转换为各模块所须电压，并集合电压电流过载检测保护装置，以防止电压电流过载对于垃圾桶系统造成的影响。

二、底部运动控制系统，包括避障装置和底部运动装置，采用两个步进电机分别控制两个驱动轮，前置万向轮，并在桶底四周安装有超声波检测装置实现避障功能；

三、内部异味检测系统，包括气体检测模块，通过微处理器内部定时器定时检测垃圾桶内的硫化氢、氨气等由于腐烂食物发出的气体并通过蜂鸣器响声提醒使用者；

四、语音识别系统，包括语音识别装置，接收来自用户的指令，并将指令转化为电信号送至微处理系统当中；

五、微处理器系统，包括微处理器，处理来自语音识别装置和气体检测装置的信号，并向底部运动装置和蜂鸣器发送指令。

本实用新型的工作流程如下：

如图2所示为本实用新型语音控制其运动的过程流程图，具体步骤如下：

步骤a):使用者说出运动指令,即为语音信号；

步骤b):垃圾桶盖上方的语音识别装置将语音信号转化为电信号，并将电信号送入微处理器中，进行指令分析；

步骤c):由微处理器分析后判断使用者所说的语音指令是否为所能执行的预设的移动指令，若是则执行步骤d)，若不是则返回步骤a）；

步骤d）:根据用户指令，控制底部运动装置的步进电机运动，包括前进，后退，左转，右转；

步骤e）:行进过程中，安装在底部运动模块的四周避障模块通过超声波检测装置检测与障碍物的距离，判断在行进过程当中是否碰到障碍物，若没有则保持前一状态继续运动，若有则执行步骤f)；

步骤f): 控制底部运动模块的步进电机停止运动，等待用户的下一指令；

步骤g):用户通过语音说出停止指令，若不是则保持步骤d）电机继续运动，若是则整个系统停止工作，结束运动。

如图3所示为本实用新型语音控制其桶盖开合的工作流程，具体步骤如下为：

步骤i）:使用者说出桶盖开指令，即为语音指令；

步骤j）: 垃圾桶盖上方的语音识别装置将语音信号转化为电信号，并将电信号送入微处理器中，进行指令分析；

步骤k）:判断使用者所说的语音指令是否为所能执行的预设的开桶指令，若是则执行步骤m），若不是，则返回步骤i）；

步骤m）:控制垃圾桶盖的电机正转，垃圾桶盖打开，使用者可以向内投掷垃圾；

步骤n）:控制系统自动延时20s，垃圾桶盖保持打开状态20s，然后执行步骤o）；

步骤o）:控制垃圾桶盖的电机反转，垃圾桶闭合，使用者使用完毕。

如图4为本实用新型环保智能垃圾桶供电部分的工作流程示意图，在充电蓄电的过程中，由微处理器进行控制采用何种方式为蓄电池充电，若光线充足，则采用阳能吸收转换装置为蓄电池充电，若光线不充足，则采用220V交流电接口为蓄电池充电，蓄电池通过电压电流转换装置后进行放电。

本实用新型采用的微处理器为意法半导体公司的STM32芯片，电压电流转换装置的稳压芯片为LM2596和LM1117， 语音识别装置以LD3320为核心语音识别转换装置，采用了动态编辑识别列表语音识别解决方案，用于接收和识别使用者的指令，并将其转化为电信号，通过导线传输至微处理器。

本实用新型中所提及的语音识别技术、电压电流转换技术、电机正反转控制桶盖开合技术、微处理器控制技术以及交流电充电技术均为本领域技术人员所掌握的常规技术手段，故而未加详述。

以上实施是对本实用新型优选实施方案进行描述，但本实用新型不限于此，在不脱离本实用新型的构思和工作原理下，本领域普通技术人员对本新型的技术方案和材料作出的各种变形和改进，均应在本实用新型的权利要求书确定的保护。