多功能智能垃圾桶的制作方法

本发明涉及智能设备领域，尤其涉及一种多功能智能垃圾桶。

背景技术：

在生活当中，经常发现在丢垃圾的时候，垃圾桶不在脚边，然后要起身将垃圾放入垃圾桶内，在某些时候会带来不便。如在做饭过程中需要丢垃圾时，在走到垃圾桶位置的过程中，手上或垃圾上的污渍就会滴落在地板上，弄脏地板且会引起打滑等现象；又如垃圾桶满的时候，我们经常会忘记丢掉等现象。另外，对于家中行动不便的老人，到固定的地方丢垃圾也很不方便。因此设计会移动的智能垃圾桶不仅可以提高人们生活的便利，而且满足居民的环保要求。

为了解决上述问题，提高生活质量，因此设计了一种多功能智能垃圾桶，具有重要的意义。

技术实现要素：

针对上述背景，本发明提供一种多功能智能垃圾桶，具有自主循迹功能，能够行驶到指定位置；具有语音识别功能，根据语音指令到达目的地和回到出发位置；具有自主避障功能，能够应用于不同的工作场合；具有自动翻盖功能，当手接近垃圾桶时，垃圾桶自动翻盖避免人手的二次污染；具有提示功能，当检测到桶内垃圾超过设定值时，会语音提示并自动停靠在指定位置。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种多功能智能垃圾桶，包括垃圾桶本体和铺设在地面上的轨道，所述轨道的两端均预埋一永磁铁；所述垃圾桶本体放置在轨道上；所述垃圾桶本体包括桶盖、桶体和底板；所述桶体的下端固定连接在底板上，所述桶盖铰接在桶体的上端，在铰接处安装有舵机，舵机驱动桶盖的开合；所述底板的前端安装有一对万向轮，底板的后端安装有一对直流电机，直流电机的输出轴上安装有驱动轮，所述底板的右前方和左后方均安装一个位置检测模块，位置检测模块与永磁铁相配对；所述底板的前端两侧均安装有一路径检测模块，路径检测模块用于检测轨道；所述桶盖的顶端安装有人体检测模块和语音指令模块；所述桶体的正前方与正后方均安装一个超声波传感器；所述桶体内壁安装距离检测模块；所述底板上安装有主控模块和电源模块；一直流电机与一电机驱动模块相连，所述电机驱动模块、舵机、人体检测模块、语音指令模块、距离检测模块、超声波传感器、路径检测模块和位置检测模块均与主控模块相连；所述电源模块为电机驱动模块、舵机、人体检测模块、语音指令模块、距离检测模块、超声波模块以及路径检测模块、位置检测模块和主控模块提供工作电压。

进一步的，所述轨道为封闭的漆包线，漆包线上具有20000赫兹100毫安的电流。

进一步的，所述电源模块采用北京龙邱智能科技有限公司的可调电源模块，该可调电源模块产生+3.3v、+5v以及+7.2v电压。

进一步的，所述电机驱动模块包括半桥芯片u5、u6，电阻r8-r13、电阻r20、电阻r21，电容c13、电容c14，电机插座j1；半桥芯片u5的接地端口和半桥芯片u6的接地端口均接地，半桥芯片u5的电源输入端口和半桥芯片u6的电源输入端口均与+7.2v相连，电机插座j1的第一端口与半桥芯片u5的输出端口相连，电机插座j1的第二端口与半桥芯片u6的输出端口相连，半桥芯片u5的使能端口与电阻r20的一端相连，电阻r20的另一端与+3.3v相连，半桥芯片u6的使能端口与电阻r21的一端相连，电阻r21的另一端与+3.3v相连；

电阻r8的一端与主控模块的第一输出占空比端口相连，电阻r8的另一端与半桥芯片u5的输入端口相连，电阻r10的一端和电阻r12的一端相连后接地，电阻r10的另一端和电容c13的一端相连后与半桥芯片u5的压摆率端口相连，电容c13的另一端接地，电阻r12的另一端与半桥芯片u5的电流检测端口相连；

电阻r9的一端与主控模块的第二输出占空比端口相连，电阻r9的另一端与半桥芯片u6的输入端口相连，电阻r11的一端和电阻r13的一端相连后接地，电阻r11的另一端和电容c14的一端相连后与半桥芯片u6的压摆率端口相连，电容c14的另一端接地，电阻r13的另一端与半桥芯片u6的电流检测端口相连；直流电机与电机插座j1相连。

进一步的，所述路径检测模块包括放大器u13a，端子j4，电感l3，电容c10、c12，电阻r35、电阻r27、电阻r20、电阻r28，可调电阻r26；放大器u13a的电源正极端与+5v相连，放大器u13a的电源负极端接地，电感l3的一端和电容c12的一端相连后接地，电感l3的另一端和电容c12的另一端相连后与电阻r35的一端相连，电阻r35的另一端与放大器u13a的正输入端相连，电阻r27的一端接地，电阻r27的另一端和电阻r20的一端相连后与放大器u13a的负输入端相连，电阻r20的另一端与可调电阻r26的线圈一端相连，可调电阻r26的线圈另一端、可调电阻r26的活动端以及电阻r28的一端相连后与放大器u13a的输出端相连，电阻r28的另一端与电容c10的一端相连后与端子j4的一端相连，电容c10的另一端接地，端子j4与主控模块的i/o端口相连。

本发明的有益效果如下：本发明的智能垃圾桶，与传统的垃圾桶和市面上的垃圾桶相比，具有循迹功能、语音识别、避障、自动翻盖、自动提示等功能，在预设轨道上能根据语音指令运动或停止，当运行轨道上有障碍物时，会主动语音提示，障碍物移除后继续运行，直到接收到新的指令，投放垃圾时，人手接近垃圾桶到一定距离时，桶盖会自动打开，保持一定时间后，自行闭合，当桶内垃圾达到预设高度时会自动停靠到预设位置，特别方便有高龄老人的家庭，有效的提高生活质量。

附图说明

图1是本发明的结构图；

图2是本发明的应用场景图；

图3是本发明的电机驱动模块电路图；

图4是本发明的路径采集模块电路图；

图中，舵机1、人体检测模块2、语音指令模块3、桶盖4、距离检测模块5、超声波模块6、桶体7、万向轮8、路径检测模块9、位置检测模块10、主控模块11、电源模块12、直流电机13、驱动轮14、底板15。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，一种多功能智能垃圾桶，包括垃圾桶本体和铺设在地面上的轨道，所述轨道的两端均预埋一永磁铁，一端标记为预设点1，另一端标记为预设点2；所述垃圾桶本体放置在轨道上；所述轨道为封闭的漆包线，漆包线上具有20000赫兹100毫安的电流；

所述垃圾桶本体包括桶盖4、桶体7和底板15；所述桶体7的下端固定连接在底板15上，所述桶盖4铰接在桶体7的上端，在铰接处安装有舵机1，舵机1驱动桶盖4的开合；所述底板15的前端安装有一对万向轮8，底板15的后端安装有一对直流电机13，直流电机13的输出轴上安装有驱动轮14，所述底板15的右前方和左后方均安装一个位置检测模块10，位置检测模块10与永磁铁相配对；所述底板15上安装有主控模块11和电源模块12；底板15的前端两侧均安装有一路径检测模块9。

本发明中，采用直流电机13控制驱动轮14的转速，从而实现智能垃圾桶的前进、后退、左转、右转，利用路径检测模块9检测预先铺设的轨道，从而实现循迹功能。

所述桶盖4的顶端安装有人体检测模块2和语音指令模块3；所述桶体7的正前方与正后方均安装一个超声波传感器6，本发明中，利用语音指令模块3接收语音命令，当行驶人体检测模块2检测人手靠近垃圾桶，且距离小于预设值时，舵机1启动，打开桶盖4，并保持一定时间。

所述桶体7内壁安装距离检测模块5，本发明中，当距离检测模块5检测到桶内垃圾达到预设高度时，会自动行驶到预定地点。

所述电源模块12安装于底板15，产生的+3.3v分别与主控模块11和电机驱动模块(端口3)相连，产生的+5v分别与舵机1、人体检测模块2、语音指令模块3、距离检测模块5、超声波模块6以及路径检测模块9相连，产生的+7.2v与电机驱动模块(端口7)相连。

所述直流电机13与电机驱动模块相连，所述电机驱动模块、舵机1、人体检测模块2、语音指令模块3、距离检测模块5、超声波传感器6和路径检测模块9均与主控模块11相连。

如图2所示，在位置a发出指令，智能垃圾桶接收到“开始”指令时，智能垃圾桶会沿着预设轨道行驶，当接收到“停止”指令时，智能垃圾桶在位置a点停止运行，桶盖4上的人体检测模块检2检测到人手时，舵机1打开桶盖，一段时间后舵机1关闭桶盖4，语音指令模块3接收到“回去”指令时，会回到预设点1，当桶体7内距离传感器模块5检测到桶内垃圾超过预设值时，会自动行驶到预设点2。

如图3所示，电机驱动模块包括半桥芯片u5、u6，电阻r8-r13、电阻r20、电阻r21，电容c13、电容c14，电机插座j1；半桥芯片u5的接地端口(端口1)和半桥芯片u6的接地端口(端口1)均接地，半桥芯片u5的电源输入端口(端口7)和半桥芯片u6的电源输入端口(端口7)均与+7.2v相连，电机插座j1的第一端口(端口1)与半桥芯片u5的输出端口(端口8)相连，电机插座j1的第二端口(端口2)与半桥芯片u6的输出端口(端口8)相连，半桥芯片u5的使能端口(端口3)与电阻r20的一端相连，电阻r20的另一端与+3.3v相连，半桥芯片u6的使能端口(端口3)与电阻r21的一端相连，电阻r21的另一端与+3.3v相连；

电阻r8的一端与主控模块11的第一输出占空比端口相连，电阻r8的另一端与半桥芯片u5的输入端口(端口2)相连，电阻r10的一端和电阻r12的一端相连后接地，电阻r10的另一端和电容c13的一端相连后与半桥芯片u5的压摆率端口(端口5)相连，电容c13的另一端接地，电阻r12的另一端与半桥芯片u5的电流检测端口(端口6)相连；

电阻r9的一端与主控模块11的第二输出占空比端口相连，电阻r9的另一端与半桥芯片u6的输入端口(端口2)相连，电阻r11的一端和电阻r13的一端相连后接地，电阻r11的另一端和电容c14的一端相连后与半桥芯片u6的压摆率端口(端口5)相连，电容c14的另一端接地，电阻r13的另一端与半桥芯片u6的电流检测端口(端口6)相连；直流电机13与电机插座j1相连。

当主控模块11的第一输出占空比端口输出电压为正，第二输出占空比端口输出为零时，与电机插座j1相连的直流电机13正转，第一输出占空比端口输出电压增加，直流电机13正转速度增加，第一输出占空比端口输出电压减少，直流电机13正转速度降低；当主控模块11相连的第一输出占空比端口输出为零，第二输出占空比端口输出为正时，与电机插座j1相连的直流电机13反转，第二输出占空比端口输出电压增加，直流电机13反转速度增加，第二输出占空比端口输出电压减少，直流电机13反转速度降低。

如图4所示，路径检测模块9包括放大器u13a，端子j4，电感l3，电容c10、c12，电阻r35、电阻r27、电阻r20、电阻r28，可调电阻r26；放大器u13a的电源正极端与+5v相连，放大器u13a的电源负极端接地，电感l3的一端和电容c12的一端相连后接地，电感l3的另一端和电容c12的另一端相连后与电阻r35的一端相连，电阻r35的另一端与放大器u13a的正输入端(端口3)相连，电阻r27的一端接地，电阻r27的另一端和电阻r20的一端相连后与放大器u13a的负输入端(端口2)相连，电阻r20的另一端与可调电阻r26的线圈一端相连，可调电阻r26的线圈另一端、可调电阻r26的活动端以及电阻r28的一端相连后与放大器u13a的输出端(端口1)相连，电阻r28的另一端与电容c10的一端相连后与端子j4的一端(端口1)相连，电容c10的另一端接地，端子j4与主控模块的i/o端口相连。

路径检测模块9中的l3和c12组成检波电路，检测预铺设的轨道信息，放大器u13a对检测到的信息进行放大，电阻r28和电容c10将放大信号进行滤波，滤波后的信号通过端子j4进入主控模块。

本发明中，主控模块11可采用atmega-328p-au，但不限于此；所述人体检测模块2可以使用科美奇科技公司hc-sr501型号产品，但不限于此；所述舵机1可使用futubas3010，但不限于此；所述直流电机13可使用rs380电机，但不限于此；所述超声波模块6可使用telesky公司hc-sr04产品，但不限于此，所述距离检测模块5可采用红树伟业公司的夏普gp2d12产品，但不限于此；语音指令模块3可使用telesky公司的ld3320产品，但不限于此；所述电机驱动模块中的半桥芯片可用英飞凌的bts7960，但不限于此，所述路径检测模块9中的放大器可用ti公司的lm358，但不限于此，所述电源模块可使用北京龙邱智能科技有限公司的可调电源模块，但不限于此。

本发明的工作过程如下：用户给主控模块11通上电后，智能垃圾桶开始工作，当语音指令模块3接收到指令时，指令为“开始”则直流电机13开始控制驱动轮正转，语音指令模块3接收到“停止”指令时，垃圾桶停止运动；人体检测模块2检测到人手时，舵机1打开桶盖，保持一定时间后，舵机1关闭桶盖；桶体7内距离检测模块5检测桶内垃圾是否超过预设值，如超过预设值则朝预设点2行进，直到位置检测模块10检测到预设点2处的永磁铁时停止，如没有超过预设值则等待回去指令，如接收到回去指令则朝预设点1行进，直到位置检测模块10检测到预设点2处的永磁铁时停止，如没有接收回去指令，则等待一段时间后自行回到预设点1；在运行过程中，超声波模块6如检测到预设轨道上有障碍时，垃圾桶停止运行，并通过语音指令模块3发出提示音，障碍移除后，垃圾桶继续运行直到接收到“停止”指令。本发明中的控制方式均为本领域常用的技术手段，本领域技术人员根据本申请中的描述，可以毫无疑义的确定具体的实施方式，并达到预期的技术效果。