全自动多功能垃圾桶

1.本实用新型公开了一种垃圾桶，特别涉及一种全自动多功能垃圾桶。


背景技术：

2.随着生活水平的提高，人们越来越注重生活品质，垃圾桶是每一个家庭中必备的小物品，智能垃圾桶也必将成为人们生活的必需品。但是现有的垃圾桶多数结构简单，功能单一，不能满足人们的体验性需求，生活中的垃圾桶每次取完垃圾后都需要手动套上新的垃圾袋，过程烦琐，体验性不好。有时垃圾袋还会滑进垃圾桶内，带来很大麻烦且不卫生。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、自动化程度高的全自动多功能垃圾桶。
4.本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种全自动多功能垃圾桶，包括外壳，所述外壳由立方体框架和包裹在立方体框架外部的前侧板、后侧板、左侧板、右侧板、顶板、底板构成，所述立方体框架包括上方框、下方框、位于四个角落上用于连接上方框和下方框的四根竖连杆，顶板铰接在上方框上；所述外壳内部左右两侧分为干垃圾区和湿垃圾区，干垃圾区和湿垃圾区内对称设有两个断袋机构、两个送袋与开袋机构、两个自动束袋与开盖机构，所述顶板上对称设有两个垃圾分类双开门机构。
5.上述全自动多功能垃圾桶，所述断袋机构包括垃圾袋支撑轴，干垃圾区和湿垃圾区内左右对称纵向设有两个用于卷绕垃圾袋的垃圾袋支撑轴，垃圾袋支撑轴两端通过轴承座固定在底板两侧，每个垃圾袋支撑轴上方设有一个与其平行的带刀片横杆，两个带刀片横杆的一端均套设于直线导轨上并可沿直线导轨滑动，直线导轨横向设置且两端分别固定在左侧板和右侧板上，两个带刀片横杆的另一端分别与双向螺纹杆两头的外螺纹螺纹连接，双向螺纹杆两头的外螺纹旋向相反，双向螺纹杆一端通过第一轴承安装在左侧板后部，双向螺纹杆另一端通过联轴器与第一步进电机相连，第一步进电机固定在第一电机支撑架上，第一电机支撑架固定在右侧板后部。
6.上述全自动多功能垃圾桶，所述送袋与开袋机构包括抓取机构、丝杆、方形螺母、第二步进电机，干垃圾区和湿垃圾区内左右对称设置两个第二步进电机，第二步进电机底部固定在下方框上，每个第二步进电机的输出轴与一根竖直设置的丝杆一端连接，两根丝杆的另一端分别安装在对称设置在上方框两侧的两个安装座上，每根丝杆上均设置一个方形螺母，两个方形螺母靠近前侧板的一侧面紧贴前侧板，从而实现对方形螺母的限位，每个方形螺母上均设置一个抓取机构；由第二步进电机为驱动，带动丝杆旋转，使得丝杆上的方形螺母上下升降运动，而抓取机构固定在方形螺母上，从而完成为将第二步进电机的旋转运动转化为抓取机构的竖直方向运动，实现抓取机构抓取垃圾袋并送至垃圾桶桶口，完成送袋功能。
7.上述全自动多功能垃圾桶，所述抓取机构包括第一舵机、第一支撑板、不完全齿轮
连杆、第一连杆和附有纳米胶的夹取连杆，所述第一舵机、第一支撑板固定在方形螺母上，不完全齿轮连杆活动安装在第一支撑板上，不完全齿轮连杆后端的第一齿轮与第一舵机输出轴上的第二齿轮啮合，不完全齿轮连杆前端的两个凸起与夹取连杆连接，夹取连杆由两根夹取杆铰接而成且整体呈y字形，不完全齿轮连杆与夹取连杆形成平行四边形机构，两根夹取杆内侧附有纳米胶；两根第一连杆的一端分别铰接在夹取连杆的两个夹取杆上，两根第一连杆另一端铰接在第一支撑板上；抓取机构以第一舵机为动力源，由不完全齿轮连杆、夹取连杆传动，不完全齿轮连杆前端的凸起在第一舵机的往复作用下进行往复开合动作，从而带动夹取连杆进行夹取操作，附有纳米胶的夹取连杆将抓取的垃圾袋张开，实现开袋功能。
8.上述全自动多功能垃圾桶，所述自动束袋与开盖结构包括第二舵机、第二轴承、曲柄连杆、带有导槽的连杆、束袋连杆、第二连杆、第三连杆，立方体框架的四根竖连杆中位于前端的两根竖连杆中部对称设置两个第二舵机，每个第二舵机分别通过一根曲柄连杆的一端连接，两根曲柄连杆的另一端均通过第二轴承与一根带有导槽的连杆一端连接，两根带有导槽的连杆另一端与一根第二连杆的一端、一根第三连杆的一端铰接，两根第二连杆的另一端分别铰接在对应侧的竖连杆上部，两根第三连杆的另一端分别铰接在两个滑块上，两个滑块可滑动安装在顶板两侧的铝材上，所述左侧板、右侧板上部对称设有两个用于对束袋连杆进行限位的纵向限位槽，所述束袋连杆横向设置，束袋连杆两端依次穿过对应侧的带有导槽的连杆的导槽、纵向限位槽伸出至外壳外部，在束袋连杆的作用下，两个自动束袋与开盖结构的曲柄连杆、带有导槽的连杆、第二连杆、第三连杆构成一个八连杆机构；第二舵机带动曲柄连杆转动的同时实现水平方向的运动与竖直方向的运动，竖直方向的运动为曲柄连杆、带有导槽的连杆、第二连杆、第三连杆的联动实现开盖功能，水平方向的运动配合带有导槽的连杆、在导槽中滑动的束袋连杆将垃圾袋束成一股。
9.上述全自动多功能垃圾桶，所述垃圾分类双开门机构包括铰链、干垃圾分类口、湿垃圾分类口、第三舵机、螺钉、v型连杆、第三轴承，所述顶板中间左右两侧分别开有干垃圾分类口和湿垃圾分类口，干垃圾分类口和湿垃圾分类口分别位于干垃圾区和湿垃圾区上方，干垃圾分类口处设有第一翻盖门，湿垃圾分类口处设有第二翻盖门，第一翻盖门和第二翻盖门通过铰链铰接在顶板上，所述顶板下表面两侧对称设置两个第三舵机，每个第三舵机的输出端通过螺钉与一v型连杆的一端连接，两个v型连杆的另一端通过第三轴承分别与第一翻盖门、第二翻盖门连接。
10.本实用新型的有益效果在于：本实用新型设有断袋机构、送袋与开袋机构、自动束袋与开盖机构、垃圾分类双开门机构，能够连续提供垃圾袋，取垃圾袋时实现自动断袋、自动束袋、自动开袋、自动换袋，整个过程完全全自动化控制处理，另外本实用新型的垃圾桶为干湿垃圾分类垃圾桶，干湿各为两套独立运作且相同的机构，装置具有结构简便易行、稳定可靠、操作简单、自动化程度高的特点。
附图说明
11.图1为本实用新型拆除后侧板后的结构示意图。
12.图2为本实用新型的内部结构示意图。
13.图3为本实用新型断袋结构的运动简图。
14.图4为本实用新型抓取结构的结构示意图。
15.图5为本实用新型自动束袋与开盖结构的八连杆机构运动简图。
16.图6为本实用新型垃圾分类双开门机构的结构示意图。
17.图7为图6的俯视图。
18.图8为图7的左视图。
19.图9为本实用新型垃圾分类双开门机构的运动简图。
具体实施方式
20.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
21.如图1、图2所示，一种全自动多功能垃圾桶，包括外壳，所述外壳由立方体框架和包裹在立方体框架外部的前侧板、后侧板、左侧板35、右侧板36、顶板27、底板37构成，所述立方体框架包括上方框38、下方框39、位于四个角落上用于连接上方框38和下方框39的四根竖连杆15，顶板27铰接在上方框38上；所述外壳内部左右两侧分为干垃圾区和湿垃圾区，干垃圾区和湿垃圾区内对称设有两个断袋机构、两个送袋与开袋机构、两个自动束袋与开盖机构，所述顶板27上对称设有两个垃圾分类双开门机构。
22.送袋与开袋机构实现垃圾桶的连续送袋与新垃圾袋的开袋要求；自动束袋与开盖机构实现当垃圾袋装满垃圾后垃圾桶自动开盖，同时使装满的垃圾袋束成一股，符合人们提走垃圾袋的习惯；垃圾分类双开门机构是实现对干湿垃圾的分类，符合当代生活的环保理念要求，让人们在家中就能做好垃圾分类；断袋机构是方便对垃圾袋的换袋，在垃圾桶底部连续断点式垃圾袋，在每个垃圾袋装满垃圾后，能切断前一个垃圾袋，保证下一个新垃圾袋的取出。
23.所述断袋机构包括垃圾袋支撑轴2，干垃圾区和湿垃圾区内左右对称纵向设有两个用于卷绕垃圾袋的垃圾袋支撑轴2，垃圾袋支撑轴2两端通过轴承座1固定在底板37两侧，每个垃圾袋支撑轴2上方设有一个与其平行的带刀片横杆7，两个带刀片横杆7的一端均套设于直线导轨9上并可沿直线导轨9滑动，直线导轨9横向设置且两端分别固定在左侧板35和右侧板36上，两个带刀片横杆7的另一端分别与双向螺纹杆4两头的外螺纹螺纹连接，双向螺纹杆4两头的外螺纹旋向相反，双向螺纹杆4一端通过第一轴承安装在左侧板35后部，双向螺纹杆4另一端通过联轴器5与第一步进电机6相连，第一步进电机6固定在第一电机支撑架3上，第一电机支撑架3固定在右侧板36后部。
24.当需要更换垃圾袋时，第一步进电机6通过联轴器5带动两头旋向相反的双向螺纹杆4旋转，传动带刀片横杆7，带刀片横杆7的另外一端和直线导轨9的直线轴承连接，是为了达到防止另一端的晃动的效果和进行导向，使带刀片横杆7往相对或者相反方向运动，如图3所示，达到将垃圾袋剪断的效果。而垃圾袋的更换则由垃圾袋支撑轴2上的断点式连续垃圾袋提供。
25.所述送袋与开袋机构包括抓取机构16、丝杆17、方形螺母19、第二步进电机8，干垃圾区和湿垃圾区内左右对称设置两个第二步进电机8，第二步进电机8底部固定在下方框39上，每个第二步进电机8的输出轴与一根竖直设置的丝杆17一端连接，两根丝杆17的另一端分别安装在对称设置在上方框38两侧的两个安装座上，每根丝杆17上均设置一个方形螺母19，两个方形螺母19靠近前侧板的一侧面紧贴前侧板，从而实现对方形螺母19的限位，每个
方形螺母19上均设置一个抓取机构16；由第二步进电机8为驱动，带动丝杆17旋转，使得丝杆17上的方形螺母19上下升降运动，而抓取机构16固定在方形螺母19上，从而完成为将第二步进电机8的旋转运动转化为抓取机构16的竖直方向运动，实现抓取机构16抓取垃圾袋并送至垃圾桶桶口，完成送袋功能。
26.如图4所示，所述抓取机构16包括第一舵机18、第一支撑板21、不完全齿轮连杆22、第一连杆23和附有纳米胶的夹取连杆24，所述第一舵机18、第一支撑板21固定在方形螺母19上，不完全齿轮连杆22活动安装在第一支撑板21上，不完全齿轮连杆22后端的第一齿轮与第一舵机18输出轴上的第二齿轮啮合，不完全齿轮连杆22前端的两个凸起与夹取连杆24连接，夹取连杆24由两根夹取杆铰接而成且整体呈y字形，不完全齿轮连杆22与夹取连杆24形成平行四边形机构，两根夹取杆内侧附有纳米胶；两根第一连杆23的一端分别铰接在夹取连杆24的两根夹取杆上，两根第一连杆23另一端铰接在第一支撑板21上；抓取机构16以第一舵机18为动力源，由不完全齿轮连杆22、夹取连杆24传动，不完全齿轮连杆22前端的凸起在第一舵机18的往复作用下进行往复开合动作，从而带动夹取连杆24进行夹取操作，附有纳米胶的夹取连杆24将抓取的垃圾袋张开，实现开袋功能。
27.所述自动束袋与开盖结构包括第二舵机41、第二轴承10、曲柄连杆11、带有导槽的连杆12、束袋连杆13、第二连杆14、第三连杆42，立方体框架的四根竖连杆15中位于前端的两根竖连杆15中部对称设置两个第二舵机41，每个第二舵机41分别通过一根曲柄连杆11的一端连接，两根曲柄连杆11的另一端均通过第二轴承10与一根带有导槽的连杆12一端连接，两根带有导槽的连杆12另一端与一根第二连杆14的一端、一根第三连杆42的一端铰接，两根第二连杆14的另一端分别铰接在对应侧的竖连杆15上部，两根第三连杆42的另一端分别铰接在两个滑块33上，两个滑块33可滑动安装在顶板27两侧的铝材34上，所述左侧板35、右侧板36上部对称设有两个用于对束袋连杆13进行限位的纵向限位槽40，所述束袋连杆13横向设置，束袋连杆13两端依次穿过对应侧的带有导槽的连杆12的导槽、纵向限位槽40伸出至外壳外部，在束袋连杆13的作用下，两个自动束袋与开盖结构的曲柄连杆11、带有导槽的连杆12、第二连杆14、第三连杆42构成一个八连杆机构；第二舵机41带动曲柄连杆11转动的同时实现水平方向的运动与竖直方向的运动，竖直方向的运动为曲柄连杆11、带有导槽的连杆12、第二连杆14、第三连杆42的联动实现开盖功能，为使开盖能够保持平稳运动，实现自锁现象，减小八连杆机构的弯曲应力，提高垃圾桶使用寿命，将八连杆机构设置为左右两套用以提高垃圾桶的使用性能；水平方向的运动配合带有导槽的连杆12、在导槽中滑动的束袋连杆13将垃圾袋束成一股，实现一机构多用途，同时完成束袋与开盖功能，极大地简化了机械结构。八连杆结构的机械结构简图如图5所示，经计算可得，此机构的自由度为f=3*7
‑
2*10=1，由此可知，此八连杆机构的原动件数目等于机构的自由度数，满足机械结构具有确定运动的条件。
28.如图6
‑
8所示，所述垃圾分类双开门机构包括铰链25、干垃圾分类口、湿垃圾分类口、第三舵机29、螺钉30、v型连杆31、第三轴承32，所述顶板27中间左右两侧分别开有干垃圾分类口和湿垃圾分类口，干垃圾分类口和湿垃圾分类口分别位于干垃圾区和湿垃圾区上方，干垃圾分类口处设有第一翻盖门26，湿垃圾分类口处设有第二翻盖门28，第一翻盖门26和第二翻盖门28通过铰链25铰接在顶板27上，所述顶板27下表面两侧对称设置两个第三舵机29，每个第三舵机29的输出端通过螺钉30与一v型连杆31的一端连接，两个v型连杆31的
另一端通过第三轴承32分别与第一翻盖门26、第二翻盖门28连接。当需要丢垃圾时，判断丢入的干湿垃圾类别，然后利用第三舵机29开闭干垃圾分类口和湿垃圾分类口，实现干湿垃圾分类垃圾功能，垃圾分类双开门机构的机械结构简图如图9所示，经计算可得，此机构的自由度为f=3*3
‑
2*4=1，由此可知，垃圾分类双开门机构的原动件数目等于机构的自由度数，满足机械结构具有确定运动的条件。
29.本实用新型的工作原理为：
30.首先是由双向螺纹杆4所实现的断袋功能。当垃圾丢满垃圾袋后，由第一步进电机6驱动的双向螺纹杆4开始旋转工作，将带动带刀片横杆7向中间运动，达到将垃圾袋剪断的效果。其中由于双向螺纹杆4拥有不同旋向的螺纹，只需要用一个第一步进电机6带动该双向螺纹杆4就可实现两个带刀片横杆7相向或者相反运动，而且双向螺纹杆4精度高、效率高、启动力矩小、运动灵敏度高、能实现可逆转动。
31.其次是由八连杆机构所完成自动束袋与开盖功能。当断袋机构将所丢满垃圾的垃圾袋剪断后，由第二舵机41为驱动的八连杆机构开始运作，此八连杆具有各向运动的特点，一个曲柄连杆11转动的同时能够实现水平方向的运动与竖直方向的运动。竖直方向的运动配合滑块33实现开盖功能，水平方向的运动配合导槽、束袋连杆13准确将垃圾袋束成一股，实现一机构多用途，同时完成束袋与开盖功能，极大地简化了机械结构。
32.然后是由送袋与开袋机构实现送袋与开袋功能。当垃圾袋束袋完成、垃圾桶盖打开后，抓取机构16将垃圾袋夹取，方形螺母19将夹取的垃圾袋送至垃圾桶口。抓取机构16利用第一舵机18作为动力源，依靠不完全齿轮啮合来进行传动，各构件呈现平行四边形的平面连杆机构，此机构的特点之一是相对杆始终保持平行﹐且两个第一连杆的角位移﹑角速度和角加速度也始终相等﹐既能帮助稳定夹紧垃圾袋﹐又能增加夹紧力。并对这种平行四边形机构多次叠加起来使用，起放大位移与加大夹紧力的作用，对垃圾袋的固定有很好的效果。方形螺母19带动抓取机构16实现上下移动，第二步进电机8步数的设置能让抓取机构16在预定的范围内准确的运动，既达到了上行的目的，也减少了传感器的使用。
33.在丢入垃圾的整个过程中，是由垃圾分类双开门机构来控制干垃圾分类口和湿垃圾分类口的开闭。当需要丢垃圾时，判断丢入的干湿垃圾类别，分类后利用第三舵机29开闭干垃圾分类口和湿垃圾分类口，实现干湿垃圾分类功能。