基于槽轮机构的多功能自动分类垃圾桶的制作方法

本发明属于垃圾桶技术领域，是一种基于槽轮机构的多功能自动分类垃圾桶。

背景技术：

目前我国城市生活垃圾累积堆存量超过65亿吨，侵占约35亿平方米土地，全国660多个城市中已有2/3的大中城市被垃圾包围，有1/4的城市被迫将解决垃圾危机的途径延伸到乡村导致垃圾二次污染，城乡结合区域的生态环境迅速恶化，垃圾分类处理刻不容缓。实行垃圾分类，关系广大人民群众生活环境，关系节约使用资源，也是社会文明水平的一个重要体现。

目前大多数城市主要通过不同颜色的垃圾桶来进行区分，且需要进行手工分类，这样既增加了工人回收的成本，对垃圾的利用率也会大大减少。市面上的智能垃圾桶，借助机械分选、感应识别和图像识别等技术，可实现垃圾的智能化分类，但是结构复杂，体积庞大，价格昂贵，不适用于日常生活。因此从居民日常生活角度出发设计一种绿色环保经济高效的自动分类垃圾桶是有必要的。

技术实现要素：

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种基于槽轮机构的多功能自动分类垃圾桶，可以实现干垃圾、湿垃圾、可回收垃圾、有害垃圾四种垃圾分类。

本发明采用的技术方案如下：

一、一种基于槽轮机构的多功能自动分类垃圾桶

包括外桶、内桶、桶盖、压缩装置、槽轮机构和自动开盖装置；内桶为上端开口的圆柱形结构，内桶底部安装有内桶底盘，内桶中心设置有柱形通槽，柱形通槽外周侧面连接有四块将内桶的内部空间均分为四个空腔的隔板；

槽轮机构安装于内桶底盘底部，槽轮机构包括作为主动件的拨盘和作为从动件的槽轮，拨盘底部连接有端部设有圆柱销的转臂，拨盘中心设置有与底部的电机ⅰ相连的主动轴，槽轮中心设置有空心轴，槽轮与内桶底盘固定相连；

压缩装置主要由滚珠丝杠螺母、滚珠丝杠螺杆和压缩板组成，滚珠丝杠螺杆底端由上至下依次穿过柱形通槽、槽轮中心的空心轴与槽轮下方的电机ⅱ相连，滚珠丝杠螺杆与空心轴不连接；滚珠丝杠螺杆上套装有位于圆柱形通槽内的滚珠丝杠螺母；滚珠丝杠螺母一侧水平固定有与内桶中四个空腔横截面形状适配的扇形压缩板；内桶中相邻两块隔板之间的柱形通槽上均开有使扇形压缩板上下移动的竖直槽；

滚珠丝杠螺母外径与柱形通槽内径相适配；

内桶外表面套设有外桶，外桶上端面覆盖有桶盖，桶盖包括外桶盖、内桶盖和套环，内桶盖主要由3/4圆形板和两块垂直于3/4圆形板的扇形挡板组成；3/4圆形板外侧面套设有套环，套环卡装于外桶上端面，套环内侧面设置有弧形滑槽；外桶盖主要由外桶盖外层和位于外桶盖外层内侧的外桶盖内层组成，外桶盖内层和外桶盖外层均为1/4球壳，外桶盖外层底部固定于套环上，外桶盖内层底部设于弧形滑槽内；

自动开盖装置主要由舵机和连接杆组成，舵机设置于内桶盖中心，连接杆一端与舵机相连，另一端与内桶盖内侧面且靠近边缘处焊接相连；

所述拨盘外周侧壁上设置有外凸锁止弧，外凸锁止弧上设置有凹弧形缺口，转臂设置在凹弧形缺口两端点之间的中垂线上；槽轮外周侧壁上环形均布设置有多个与外凸锁止弧配合设置的内凹锁止弧，相邻两个内凹锁止弧之间设置有与圆柱销配合且位于槽轮径向方向上的径向槽；电机ⅰ通过主动轴带动拨盘连续性转动，当转臂端部的圆柱销转至插入槽轮径向槽时拨盘带动槽轮做旋转运动，直至圆柱销离开槽轮径向槽时槽轮停止旋转，从而带动与槽轮相连的内桶做间歇性旋转运动

所述四个空腔分别为空腔ⅰ、空腔ⅱ、空腔ⅲ和空腔ⅳ，空腔ⅰ、空腔ⅱ、空腔ⅲ和空腔ⅳ分别对应黑色的干垃圾桶、棕色的湿垃圾桶、蓝色的可回收垃圾桶和红色的有害垃圾桶；

所述桶盖被均分为a、b、c、d四个区域，a区域为桶盖中未被内桶盖覆盖的区域，a区域顺时针方向上的其余三个区域分别为b区域、c区域和d区域。

两块扇形挡板分别垂直于3/4圆形板的两侧内边缘，两块扇形挡板将a区域与b、c、d三个区域隔离；扇形挡板的外侧弧形边缘与内桶盖内侧边缘贴合，扇形挡板侧壁上设置有除臭装置。

外桶盖外层固定于c区域和d区域，关盖状态下的外桶盖内层位于a区域和b区域，关盖状态下的连接杆置于b区域和c区域之间的交界处。

所述外桶侧面设有麦克风和语音识别芯片，外桶盖外层外壁设置有提示灯；a区域对应的外桶盖内层内壁上设置有颜色感应器；所述内桶中的四个空腔底部均安装有压力传感器；

麦克风、压力传感器、语音识别芯片、舵机、颜色控制器、提示灯、电机ⅰ、电机ⅱ均与设置于槽轮机构的下方的控制器相连。

二、上述基于槽轮机构的多功能自动分类垃圾桶的使用方法

包括以下步骤：

步骤1)用户对麦克风说出所投递垃圾的初级类别，麦克风将声信号转换为电信号后输入语音识别芯片，语音识别芯片对输入的信号进行识别后传输至控制器，控制器根据初级类别确认所投递垃圾对应的最终类别，并锁定最终类别所对应的颜色作为目标颜色；

步骤2)颜色感应器识别a区域下方空腔的颜色，并将识别后的信息反馈到控制器，若当前a区域对应的空腔颜色不是目标颜色，则控制器通过控制槽轮机构使下一个空腔旋转至a区域，直至目标颜色的空腔旋转至a区域，槽轮机构停止旋转；

控制器通过控制槽轮机构使下一个空腔旋转至a区域的具体操作方法：控制器通过电机ⅰ控制拨盘顺时针旋转一圈，槽轮逆时针旋转90度，使b区域对应的空腔旋转至a区域；

步骤3)控制器控制舵机启动，带动连接杆顺时针旋转90度，从而带动外桶盖内层沿弧形滑槽移动完成自动开盖的操作，同时提示灯亮绿灯，提示用户投放垃圾；用户投放垃圾后，舵机带动连接杆反向旋转90度，从而带动外桶盖内层沿弧形滑槽移动完成自动关盖的操作；

步骤4)扇形压缩板始终处于d区域，控制器通过电机ⅰ控制拨盘顺时针旋转一圈，槽轮逆时针旋转90度，使处于a区域的空腔旋转至扇形压缩板所处的d区域；之后控制器控制电机ⅱ带动滚珠丝杠螺杆旋转的同时带动滚珠丝杠螺母向下做直线运动，扇形压缩板在滚珠丝杠螺母的带动下完成对处于b区域空腔的压缩操作；压缩操作完成后电机ⅱ反转，扇形压缩板向上作直线运动，恢复至初始状态。

以垃圾桶顶部视角判断顺时针和逆时针方向。

所述步骤1)中，垃圾的最终类别包括干垃圾、湿垃圾、可回收垃圾、有害垃圾四个大类，初级类别包括纸类、塑料、金属、玻璃、织物、灯管、家用化学品、油漆、电池、厨余垃圾、植物和其他垃圾十二个小类；其中，湿垃圾对应的初级类别为厨余垃圾、植物，有害垃圾对应的初级类别为灯管、家用化学品、油漆、电池，可回收垃圾对应的初级类别为纸类、塑料、金属、玻璃、织物，干垃圾对应的初级类别为其他垃圾。

所述步骤4)中，扇形压缩板在压缩垃圾的过程中，空腔底部的压力传感器进行测压，当压力值达到设定阈值时，表示当前空腔已满；在下一个用户所投递的垃圾属于已满空腔的垃圾，控制器控制提示灯亮红灯，提示用户无法进行投递。

本发明的有益效果：

1、本发明设计了一种基于槽轮机构的自动分类装置，结构简单，转角准确，机械效率高，可高效地实现自动分类的功能；设计的自动压缩装置大大节约了垃圾桶的收集空间；

2、本发明集四种垃圾桶为一体，可实现干垃圾、湿垃圾、可回收垃圾、有害垃圾四种垃圾的分类；避免了使用者错误投放垃圾，提高了使用者的便利性，也提高了环卫工人的工作效率。同时该垃圾桶带有压缩、除臭功能，大大节约了垃圾桶的收集空间也防止垃圾桶散发出异味，适用于推广应用。

附图说明

图1和图2为本发明的整体结构示意图；

图3为本发明的压缩装置的结构示意图；

图4为本发明的槽轮机构示意图；

图5为本发明的除臭装置的结构示意图；

图6为本发明自动开盖装置的结构示意图；

图7为本发明控制系统的构成图；

图中：1-外桶盖，101-外桶盖内层，102-外桶盖外层，103-弧形滑槽，2-除臭装置，3-内桶盖，4-提示灯，5-自动开盖装置，501-连接杆，502-舵机，501-弧形滑槽，6-麦克风，7-外桶，8-压缩装置，801-扇形压缩板，802-滚珠丝杠螺母，803-滚珠丝杠螺杆，9-内桶，901-内桶1，902-内桶2，903-内桶3，904-内桶4，905-内桶底盘，10-槽轮机构，1001-拨盘，1002-转臂，1003-槽轮，1004-主动轴，1005-空心轴。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明的一种基于槽轮机构的多功能自动分类垃圾桶，包括：外桶盖1、除臭装置2、内桶盖3、提示灯4、自动开盖装置5、麦克风6、外桶7、压缩装置8、内桶9、槽轮机构10。外桶盖1设置在外桶7上方，分为外桶盖外层102和外桶盖内层101，外桶盖内层101可在弧形滑槽103上滑动；除臭装置2设置在挡板的侧壁上，除臭装置2由带孔的除臭盒和除臭剂组成；内桶盖3设置在内桶9的上方，内桶盖3上还设有用于给自动开盖装置5提供动力的舵机；提示灯4位于外桶盖1的外壁上；自动开盖装置5设置在内桶盖3上，自动开盖装置5中舵机的旋转轴与内桶盖3的中心重合；麦克风6设置在外桶7外壁上；多功能自动分类垃圾桶分为外桶7和内桶9，外桶7呈圆柱形薄壁，内桶9中心设置有柱形通槽，柱形通槽外周侧面连接有四块将内桶9的内部空间均分为四个1/4圆柱形空腔的隔板；其中空腔ⅰ901桶身为黑色，用来装干垃圾，空腔ⅱ902桶身为棕色，用来装湿垃圾，空腔ⅲ903桶身为蓝色，用来装可回收垃圾，其中空腔ⅳ904桶身为红色，用来装有害垃圾；压缩装置8的滚珠丝杠螺杆设置在内桶9的柱形通槽处，且穿过槽轮机构10的槽轮的空心轴与槽轮下方的电机ⅱ相连，由电机ⅱ提供动力进行压缩操作；槽轮机构10设置在内桶9下方，槽轮机构10与内桶9通过内桶底盘905连接，由槽轮机构10下方的电机ⅰ提供动力带动内桶底盘905及内桶9旋转。

如图3所示，所述压缩装置8包括压缩板801、滚珠丝杠螺母802、滚珠丝杠螺杆803。压缩板801与滚珠丝杠螺母802侧壁焊接在一起，压缩板801位于内桶盖下方d区域处，且滚珠丝杠螺母802穿过槽轮机构10的空心轴1005的中心孔与电机连接，电机带动滚珠丝杠螺杆803旋转，压缩板801跟随滚珠丝杠螺母802向下作直线运动，完成压缩操作。

如图4所示，所述槽轮机构10包括拨盘1001、圆柱销1002，槽轮1003、主动轴1004、空心轴1005。拨盘1001及转臂1002通过主动轴1004与槽轮机构10下方的电机ⅰ连接提供动力作顺时针连续回转，转臂1002端部设有的圆柱销进入槽轮1003的径向槽时，槽轮1003的内凹锁止弧在拨盘1001带动下旋转。拨盘1001每顺时针旋转1圈，槽轮1003逆时针旋转90度。槽轮1003与内桶底盘905通过空心轴1005连接，从而内桶底盘905也转动90度，实现转换内桶的操作。

如图5所示，除臭装置2包括除臭盒和除臭颗粒，除臭装置2固定在挡板3的侧壁上，除臭颗粒装在除臭盒内，可定期更换。

如图6中的6(a)和6(b)所示，桶盖被均分为a、b、c、d四个区域，a区域为桶盖中未被内桶盖3覆盖的区域，a区域顺时针方向上的其余三个区域分别为b区域、c区域和d区域。外桶盖1包括外桶盖内层101、外桶盖外层102、弧形滑槽103，外桶盖外层102固定在套环上，外桶盖内层101可在套环上的弧形滑槽103上移动。内桶盖3由3/4圆性板和两块垂直于圆性板的扇形挡板组成；所述自动开盖装置5包括连接杆501、舵机502，自动开盖装置5中舵机502的旋转轴与内桶盖3的中心重合，连接杆501与外桶盖内层101一侧焊接在一起。外桶盖外层102固定于c区域和d区域，关盖状态下的外桶盖内层101位于a区域和b区域，连接杆501置于b区域和c区域之间的交界处，舵机502带动连接杆501及外桶盖内层101顺时针旋转90度，完成自动开盖的操作。

如图7所示，本发明的控制系统主要由麦克风6、压力传感器、语音识别芯片、舵机502、颜色控制器、提示灯4、电机ⅰ、电机ⅱ组成。a区域对应的外桶盖内层101内壁上设置有颜色感应器。内桶9中的四个空腔底部均安装有压力传感器。

以下是本发明的具体工作过程，包括如下步骤：

1)用户对麦克风6说出所投递垃圾的初级类别，麦克风6将声信号转换为电信号，输入到语音识别芯片中，语音识别芯片对输入的信号进行识别后传输至控制器，控制器根据初级类别确认所投递垃圾对应的最终类别。假设投递垃圾属于干垃圾，控制器确认需投放在黑色的空腔ⅰ901，目标颜色为黑色；假设此时分类垃圾桶中空腔ⅰ901对应于内桶盖3的b区域，空腔ⅱ902对应于内桶盖3的a区域，空腔ⅲ903对应于内桶盖3的d区域，空腔ⅳ904对应于内桶盖3的c区域。颜色感应器识别a区域下方空腔的颜色为棕色，控制器控制槽轮机构10使下一个空腔旋转至a区域，拨盘1001及转臂1002通过主动轴1004与槽轮机构10下方的电机连接提供动力作顺时针连续回转，圆柱销进入与槽轮1003的径向槽时，槽轮1003被拨盘1001的带动下旋转。拨盘1001顺时针旋转1圈，槽轮1003逆时针旋转90度。槽轮1003与内桶底盘905通过空心轴1005连接，从而内桶底盘905也转动90度。此时状态为空腔ⅰ901对应于内桶盖3的a区域，空腔ⅱ902对应于内桶盖3的d区域，空腔ⅲ903对应于内桶盖3的c区域，空腔ⅳ904对应于内桶盖3的b区域，从而实现了黑色空腔ⅰ901对应于内桶盖的开口位置。

2)自动开盖装置5的舵机502启动，带动连接杆501及外桶盖内层101顺时针旋转90度，完成自动开盖的操作，同时提示灯4亮绿灯，提示使用者可投放垃圾。使用者投放完垃圾后，舵机反向旋转90度，完成自动关盖的操作。

3)电机ⅱ再次启动，主动拨盘1001顺时针旋转1圈，槽轮1003逆时针旋转90度，从而内桶底盘905也转动90度。此时状态为空腔ⅰ901对应于内桶盖3的d区域，空腔ⅱ902对应于内桶盖3的c区域，内桶903对应于内桶盖3的b区域，内桶904对应于内桶盖3的a区域。压缩板801始终处于d区域，电机带动滚珠丝杠螺杆803旋转，压缩板801跟随滚珠丝杠螺母802向下作直线运动，完成对空腔ⅰ901的压缩操作。压缩板801在压缩垃圾的过程中，内桶底部压力传感器进行测压，当压力值达到最大值时，说明空腔ⅰ901已满，不再允许使用者向空腔ⅰ901中投入垃圾。若下一个使用者所投递的垃圾仍属于空腔ⅰ901，系统直接提示灯4亮起红灯，提示使用者此类垃圾的垃圾桶已满，无法进行投递。压缩操作完成后电机反转，压缩板801向上作直线运动，恢复到初始状态。