压缩垃圾桶及垃圾压缩方法与流程

本发明涉及垃圾桶领域，特别是一种压缩垃圾桶及垃圾压缩方法。

背景技术：

垃圾桶作为一种常用的垃圾收集容器，在生产、生活的各种场景下都是不可或缺的。在一些人力不便达到的野外场所或特殊场地(例如湖泊、山林、沙漠、核辐射场所)中，通常会采用机器人来拾取上述场景中的垃圾，拾取到的垃圾会临时放在自身携带的垃圾桶中，待收集满后返回指定地点倾倒出来。但由于部分垃圾蓬松，体积较大，使得垃圾容易溢出，不利于垃圾的收集、运输和搬运，并且，垃圾桶的容积会很大程度上限制机器人的拾取范围。拥有压缩垃圾功能的垃圾桶便成为上述机器人上搭载垃圾桶的首选类型。

而现有的压缩垃圾桶自动化程度不是很高，在某些环节(例如打开箱盖、关闭箱盖或启动压缩)通常需要人工点击按扭操作，从而难以与机器人进行搭配以完成特殊场景下的垃圾拾取任务。

在此情况下，设计一款自动化程度高的压缩垃圾桶就非常有必要。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种压缩垃圾桶及垃圾压缩方法，它解决了现有的压缩垃圾桶自动化程度较低，难以与机器人进行搭配完成特殊场景下的垃圾拾取任务的问题。

本发明的技术方案是：压缩垃圾桶，包括桶体、上顶板、上顶板控制机构、内活动板、内活动板控制机构、下推板、下推板驱动机构、侧推板及侧推板驱动机构；

桶体内设有竖直布置的隔板，隔板上端设有连通口a，桶体侧壁上设有正对连通口a的连通口b，隔板将桶体内腔分隔为垃圾投入腔和垃圾待取腔，垃圾投入腔与垃圾待取腔通过连通口a连通，垃圾投入腔的上端设有垃圾投入口，垃圾待取腔的下端设有垃圾取出口；

上顶板设在桶体上端，并与上顶板控制机构关联，其在上顶板控制机构的控制下打开或关闭垃圾投入口；

内活动板设在桶体内部，并与内活动板控制机构关联，其在内活动板控制机构的驱动下打开或关闭连通口a；

下推板设在垃圾投入腔下端，并与下推板驱动机构关联，其在下推板驱动机构的驱动下沿着垃圾投入腔的腔壁做往复直线运动，以扩大或缩小垃圾投入腔的容积；

侧推板设在垃圾投入腔内，并与侧推板驱动机构关联，其在侧推板驱动机构的驱动下伸出或缩回，当侧推板缩回时，其将连通口b封闭，并平齐于垃圾投入腔的腔壁，当侧推板伸出时，其向连通口a移动。

本发明进一步的技术方案是：其还包括压缩触发装置、压缩完成检测装置及垃圾取出提醒装置；压缩触发装置为超高检测传感器组，超高检测传感器组包含的多个超高检测传感器等距离且同高度安装在垃圾投入腔上端侧壁上，以检测垃圾投入腔内投入的垃圾是否超过预设高度；压缩完成检测装置为压力传感器a，压力传感器a埋设在上顶板内，以检测垃圾被压缩的程度；垃圾取出提醒装置包括压力传感器b，压力传感器b设在垃圾待取腔的底面上，以检测垃圾待取腔内是否有垃圾。

本发明再进一步的技术方案是：上顶板控制机构包括齿轮安装轴a、滑轨、齿轮a、齿条a及同步电机a；两根齿轮安装轴a活动安装在上顶板上，并分别向上顶板两相对侧边的外侧伸出；两条滑轨固定安装在桶体上端两侧；两个齿轮a分别固接在两根齿轮安装轴a上；两个齿条a分别固接在桶体外部，并分别与两个齿轮a啮合；上顶板活动安装在两条滑轨之间；两个同步电机a的机轴分别与两根齿轮安装轴a连接，以驱动两根齿轮安装轴a同步转动，进而分别带动两个齿轮a在对应的齿条a上移动，从而带动上顶板沿着滑轨移动，以关闭或打开垃圾投入口。

本发明再进一步的技术方案是：侧推板驱动机构包括电动推杆及安装架；安装架固定安装在桶体外部侧壁上；电动推杆固接在安装架上；侧推板固接在电动推杆上，其在电动推杆的驱动下伸出或缩回，当侧推板缩回时，其将连通口b封闭，并平齐于垃圾投入腔的腔壁，当侧推板伸出时，其向连通口a移动。

本发明再进一步的技术方案是：桶体外部的两个相对的侧壁上设有腰形孔；

内活动板控制机构包括齿轮安装轴b、导轨、齿轮b、齿条b及同步电机b；齿轮安装轴b活动安装在内活动板上，并分别向内活动板两相对侧边的外侧伸出；两条导轨固定安装在隔板两侧；内活动板活动安装在两条导轨之间，安装于其上的两根齿轮安装轴b分别从两个腰形孔中伸出；两个齿轮b分别固接在两个齿轮安装轴b上，并位于桶体外部；齿条b固接在桶体外部的两个相对的侧壁上，并分别与两个齿轮b啮合；两个同步电机b的机轴分别与两根齿轮安装轴b连接，以驱动两根齿轮安装轴b同步转动，进而带动两个齿轮b同步在对应的齿条b上移动，从而带动内活动板沿着导轨移动，以关闭或打开连通口a。

本发明再进一步的技术方案是：下推板驱动机构包括剪叉式升降器；剪叉式升降器下端安装在垃圾投入腔的底面上，上端与下推板的下表面固接。

本发明更进一步的技术方案是：垃圾投入腔侧壁上设有导向棱，下推板边缘处设有与所述定位棱相配合的导向缺口；当下推板安装在垃圾投入腔内时，其边缘处的导向缺口与垃圾投入腔侧壁上的导向棱相配合。

本发明更进一步的技术方案是：下推板的上表面边缘处设有海绵条。

本发明更进一步的技术方案是：其还包括状态指示灯和单片机；单片机的信号输入端口与压缩触发装置、压缩完成检测装置及垃圾取出提醒装置电连接，单片机的信号输出端口与上顶板控制机构、内活动板控制机构、下推板驱动机构、侧推板驱动机构及状态指示灯电连接。

本发明的技术方案是：垃圾压缩方法，应用于上述的压缩垃圾桶，压缩垃圾桶在使用前处在初始状态，此时，垃圾投入腔内没有垃圾或垃圾未超过预设高度；下推板处在其运动行程的最下端；内活动板将连通口a关闭；上顶板将垃圾投入口打开；侧推板处在缩回状态；

步骤如下：

s01，自动启动垃圾压缩：垃圾从垃圾投入口投入垃圾投入腔，当垃圾投入腔内的垃圾超过超高检测传感器所限定的预设高度时，上顶板控制机构控制上顶板将垃圾投入口关闭，然后下推板驱动机构控制下推板向上移动，将垃圾投入腔内的垃圾压缩，当下推板移动至最高位置或上顶板内部的压力传感器a检测的压力达到预设值时，垃圾压缩完成；

s02，将压缩垃圾推出垃圾投入腔而进入垃圾待取腔：内活动板控制机构控制内活动板将连通口a打开，接着侧推板驱动机构控制侧推板伸出，将垃圾投入腔内的压缩垃圾从连通口a推入垃圾待取腔，垃圾待取腔底部的压力传感器b检测到有垃圾落入后，传递信号给单片机，由单片机控制状态指示灯常亮，以提醒人们来取出垃圾；

s03，再次自动启动垃圾压缩：压缩垃圾桶内的各部件复原至初始状态，此时又可将垃圾从垃圾投入口投入垃圾投入腔，当垃圾超过预设高度时，再次自动启动垃圾压缩；

本步骤中，垃圾压缩的过程与s01步骤中垃圾压缩的过程一致；

s04，通过指示灯标识压缩垃圾桶的状态：压缩完成后，若压力传感器b检测到垃圾待取腔内的垃圾未被取出，则由单片机控制状态指示灯变为闪烁，以提醒人们来取出垃圾，直至垃圾待取腔中的垃圾取出前，压缩垃圾桶中各部件维持现状，不进行任何动作；若压力传感器b检测到垃圾待取腔内的压缩垃圾被取出，内活动板控制机构则控制内活动板将连通口a打开，接着侧推板驱动机构控制侧推板伸出，将垃圾投入腔内的压缩垃圾从连通口a推入垃圾待取腔，状态指示灯变为常亮，以提醒人们再次来取出垃圾；

本步骤中，当压力传感器b未检测到垃圾待取腔内存有垃圾，且垃圾投入腔内的垃圾未超过超高检测传感器所限定的预设高度时，状态指示灯保持熄灭。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、整个压缩垃圾的过程自动化程度高，无需人工干预，可搭载在机器人上，用于特殊场景的垃圾收集。

2、其可承受的压缩比例较高。在压缩垃圾时，上顶板和内活动板均会受到垃圾的挤压，而两者均采用了双导轨/滑轨的安装结构，其相比采用转轴转动打开的结构能承受更大的压力。

以下结合图和实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的a-a剖视图；

图3为图1的b-b剖视图；

图4为图1的p向视图。

图例说明：桶体1；隔板11；连通口a111；连通口b12；垃圾投入腔13；垃圾投入口131；导向棱132；垃圾待取腔14；垃圾取出口141；腰形孔15；上顶板2；齿轮安装轴a31；滑轨32；齿轮a33；齿条a34；同步电机a35；内活动板4；齿轮安装轴b51；导轨52；齿轮b53；齿条b54；同步电机b55；下推板6；导向缺口61；海绵条62；剪叉式升降器71；侧推板8；电动推杆91；安装架92；超高检测传感器100；压力传感器b300。

具体实施方式

实施例1：

如图1-4所示，压缩垃圾桶，包括桶体1、上顶板2、上顶板控制机构、内活动板4、内活动板控制机构、下推板6、下推板驱动机构、侧推板8及侧推板驱动机构。

桶体1内设有竖直布置的隔板11，隔板11上端设有连通口a111，桶体1侧壁上设有正对连通口a111的连通口b12，隔板11将桶体1内腔分隔为垃圾投入腔13和垃圾待取腔14，垃圾投入腔13与垃圾待取腔14通过连通口a111连通，垃圾投入腔13的上端设有垃圾投入口131，垃圾待取腔14的下端设有垃圾取出口141，垃圾取出口141处设有活动盖板。桶体1外部的两个相对的侧壁上设有腰形孔15。

上顶板2设在桶体1上端，并与上顶板控制机构关联，其在上顶板控制机构的控制下打开或关闭垃圾投入口131。上顶板控制机构包括齿轮安装轴a31、滑轨32、齿轮a33、齿条a34及同步电机a35。两根齿轮安装轴a31活动安装在上顶板2上，并分别向上顶板2两相对侧边的外侧伸出。两条滑轨32固定安装在桶体1上端两侧。两个齿轮a33分别固接在两根齿轮安装轴a31上。两个齿条a34分别固接在桶体1外部，并分别与两个齿轮a33啮合。上顶板2活动安装在两条滑轨32之间。两个同步电机a35的机轴分别与两根齿轮安装轴a31连接，以驱动两根齿轮安装轴a31同步转动，进而分别带动两个齿轮a33在对应的齿条a34上移动，从而带动上顶板2沿着滑轨32移动，以关闭或打开垃圾投入口131。

内活动板4设在桶体内部，并与内活动板控制机构关联，其在内活动板控制机构的驱动下打开或关闭连通口a111。内活动板控制机构包括齿轮安装轴b51、导轨52、齿轮b53、齿条b54及同步电机b55。齿轮安装轴b51活动安装在内活动板4上，并分别向内活动板4两相对侧边的外侧伸出。两条导轨52固定安装在隔板11两侧。内活动板4活动安装在两条导轨52之间，安装于其上的两根齿轮安装轴b51分别从两个腰形孔15中伸出。两个齿轮b53分别固接在两个齿轮安装轴b51上，并位于桶体1外部。齿条b54固接在桶体1外部的两个相对的侧壁上，并分别与两个齿轮b53啮合。两个同步电机b55的机轴分别与两根齿轮安装轴b51连接，以驱动两根齿轮安装轴b51同步转动，进而带动两个齿轮b53同步在对应的齿条b54上移动，从而带动内活动板4沿着导轨52移动，以关闭或打开连通口a111。

下推板6设在垃圾投入腔13下端，并与下推板驱动机构关联，其在下推板驱动机构的驱动下沿着垃圾投入腔13的腔壁做往复直线运动，以扩大或缩小垃圾投入腔13的容积。下推板驱动机构包括剪叉式升降器71，剪叉式升降器71下端安装在垃圾投入腔13的底面上，上端与下推板6的下表面固接。

侧推板8设在垃圾投入腔13内，并与侧推板驱动机构关联，其在侧推板驱动机构的驱动下伸出或缩回。侧推板驱动机构包括电动推杆91及安装架92。安装架92固定安装在桶体1外部侧壁上。电动推杆91固接在安装架92上。侧推板8固接在电动推杆91上，其在电动推杆91的驱动下伸出或缩回，当侧推板8缩回时，其将连通口b12封闭，并平齐于垃圾投入腔13的腔壁，当侧推板8伸出时，其向连通口a111移动，从而将垃圾投入腔13内的垃圾通过连通口a111推入垃圾待取腔14。

优选，压缩垃圾桶还包括压缩触发装置、压缩完成检测装置及垃圾取出提醒装置。压缩触发装置为超高检测传感器组，超高检测传感器组包含的多个超高检测传感器100等距离且同高度安装在垃圾投入腔13的上端侧壁上，且高于侧推板8，其用于检测垃圾投入腔13内投入的垃圾是否超过预设高度。压缩完成检测装置为压力传感器a，压力传感器a(图中未示出)埋设在上顶板2内，其根据上顶板2所受的压力判断垃圾被压缩的程度；垃圾取出提醒装置包括压力传感器b300，压力传感器b300设在垃圾待取腔141的底面上，以检测垃圾待取腔141内是否有垃圾。

优选，垃圾投入腔13侧壁上设有导向棱132，下推板6边缘处设有与所述定位棱133相配合的导向缺口61。当下推板6安装在垃圾投入腔13内时，其边缘处的导向缺口61与垃圾投入腔13侧壁上的导向棱132相配合。该结构一方面起到了良好的导向作用，另一方面有利于防止在压缩垃圾巨大的挤压力下，下推板6与垃圾投入腔13的腔壁发生错位。

优选，下推板6的上表面边缘处设有海绵条62。该结构一方面可吸收垃圾中多余的水分，防止水分沉积在垃圾投入腔13底部，另一方面在下推板6上下移动的过程中，可对垃圾投入腔13的侧壁起到清理的作用。

优选，桶体1外壁上设有状态指示灯，其通过常亮或闪烁提醒人们取出垃圾。

压缩垃圾桶中所有的需电部件均通过单片机200(优选型号为arduinomega2560)来统一协调控制。

简述本发明的工作流程：使用前，压缩垃圾桶处在初始状态，此时，垃圾投入腔13内没有垃圾或垃圾未超过预设高度；下推板6处在其运动行程的最下端；内活动板4将连通口a111关闭；上顶板2将垃圾投入口131打开；侧推板8处在缩回状态。

s01，自动启动垃圾压缩：垃圾从垃圾投入口131投入垃圾投入腔13，当垃圾投入腔13内的垃圾超过超高检测传感器100所限定的预设高度时，上顶板控制机构控制上顶板2将垃圾投入口131关闭，然后下推板驱动机构控制下推板6向上移动，将垃圾投入腔131内的垃圾压缩，当下推板6移动至最高位置或上顶板2内部的压力传感器a检测的压力达到预设值时，垃圾压缩完成。

s02，将压缩垃圾推出垃圾投入腔而进入垃圾待取腔：内活动板控制机构控制内活动板4将连通口a111打开，接着侧推板驱动机构控制侧推板8伸出，将垃圾投入腔131内的压缩垃圾从连通口a111推入垃圾待取腔141，垃圾待取腔141底部的压力传感器b300检测到有垃圾落入后，传递信号给单片机，由单片机控制状态指示灯常亮，以提醒人们来取出垃圾。

s03，再次自动启动垃圾压缩：压缩垃圾桶内的各部件复原至初始状态，此时又可将垃圾从垃圾投入口131投入垃圾投入腔13，当垃圾超过预设高度时，再次自动启动垃圾压缩；

本步骤中，垃圾压缩的过程与s01步骤中垃圾压缩的过程一致。

s04，通过指示灯标识压缩垃圾桶的状态：压缩完成后，若压力传感器b300检测到垃圾待取腔141内的垃圾未被取出，则由单片机控制状态指示灯变为闪烁，以提醒人们来取出垃圾，直至垃圾待取腔141中的垃圾取出前，压缩垃圾桶中各部件维持现状，不进行任何动作；若压力传感器b300检测到垃圾待取腔141内的压缩垃圾被取出，内活动板控制机构则控制内活动板4将连通口a111打开，接着侧推板驱动机构控制侧推板8伸出，将垃圾投入腔131内的压缩垃圾从连通口a111推入垃圾待取腔141，状态指示灯变为常亮，以提醒人们再次来取出垃圾；

本步骤中，当压力传感器b300未检测到垃圾待取腔141内存有垃圾，且垃圾投入腔13内的垃圾未超过超高检测传感器100所限定的预设高度时，状态指示灯保持熄灭。