一種自動套袋打包的新型智能垃圾桶*

唐文揚 周英杰 余奔星

(廣東機電職業技術學院,廣東廣州 510515)

0 引言

隨著現代生活質量的不斷提高,生活節奏的不斷加快,人們追求更加簡單快捷的生活方式,生活中必不可少的垃圾桶也毫不例外(如圖1所示)[1-2]。目前掃地機器人雖已經普及使用,但大多數掃地機器人無法實現自主倒垃圾,同時大多數垃圾桶也無法同時滿足自動套袋打包功能,因此我們設計出一款既能同時滿足自主套袋打包的功能,也能同時配合掃地機器人實現自動回收塵盒垃圾的智能垃圾桶。

圖1 第二代智能垃圾桶圖片Fig.1 Picture of the second-generation smart trash can

1 設計思路

智能垃圾桶采用先進的微電腦控制芯片、紅外傳感探測裝置、機械傳動部分及智能語音交互部分組成,是集機光電于一體的高科技新產品[3-4],當人靠近垃圾桶上面30cm及以內時,通過紅外傳感器實現垃圾桶蓋的自動開啟,等人丟完垃圾后桶蓋會緩慢關閉。本產品巧妙地將家用掃地機器人與智能垃圾桶結合在一起,并且有自主定位功能,兩者通過WIFI局域網實現互聯。

2 產品所具有的功能

(1)垃圾智能清掃與打包功能。本產品為現代智能家居產品,具有掃地機器人與智能垃圾桶兩者的全部功能(如圖2所示)[5]。具有智能掃地機器人與智能垃圾桶兩者的功能,實現垃圾的自動清掃與垃圾自動打包收集。具體結構零部件如表1所示。

表1 零件匯總表Tab.1 Parts summary

(2)垃圾桶狀態實時提醒預警功能。垃圾桶可通過垃圾桶上方的紅外傳感器實現無接觸自動開啟。垃圾收集實時提醒預警,通過指示燈實現垃圾收集裝滿狀態實時預警功能,如圖5所示。

圖5 垃圾桶開蓋圖Fig.5 Trash can open lid map

(3)智能化紫外殺菌功能。垃圾桶內帶有紫外線殺菌功能,有效的減少了細菌和病毒的數量,保持衛生健康。

(4)手機APP遠程操控功能。垃圾桶帶有自動套袋和打包功能,只需輕輕按一下按鈕,或者通過手機APP控制,即可實現一鍵套袋以及一鍵打包的智能功能。

(5)智能語音控制功能。掃地機器人帶有智能電控水箱,準確控制出水量。

(6)智能自動充電功能。掃地機器人有自動歸位功能,精準回倉,能自主將塵盒的垃圾通過集塵充電一體座抽入專門儲存垃圾的垃圾袋內。

(7) 智能垃圾分類識別功能。通過開發的垃圾分類識別算法實現對不同類別垃圾的初步識別和分類。

3 產品創新點

(1)將家用的掃地機器人與智能垃圾桶兩者的結合在一起,具有兩者的全部功能[6-7]。通過北斗定位系統,具有自主定位功能。

(2)能夠實現自動套袋及打包垃圾,并且可過容裝載垃圾。

(3)能將掃地機器人塵盒里的垃圾自動收集到垃圾桶內,無需手動清倒塵盒垃圾。

(4)可通過手機APP遠程操控及智能監測。

4 產品使用方法

本產品屬于智能化產品,只需電池有電即可開機使用,實現全自動化智能效果,開關和充電口均位于垃圾桶后方,如圖八所示。手機APP遠程操控及掃地機器人規劃路線清掃功能,需在有網絡的條件下使用(如圖2所示)。

圖2 第二代智能垃圾桶前視圖Fig.2 Front view of the second generation smart trash can

使用本產品的自動打包垃圾以及更換新的垃圾袋,只需連續按兩次位于接近桶蓋口處的按鈕以及三次按按鈕即可實現這兩項功能,或通過手機APP控制進行套袋打包操作。

使用本產品的掃地機器人自動清理塵盒功能,只需開啟掃地機器人的開機按鈕,待機器人完成掃地任務后,便會自動回充,并同時將塵盒里邊的垃圾通過集塵底座的強大吸力,抽進專門儲存掃地機器人塵盒垃圾的左側的儲塵盒中(內置有密封集塵袋,避免二次污染及灰塵散發)。

注:智能垃圾桶分為兩個獨立垃圾存放處,日常生活垃圾存放于右側帶有自動打包及套袋功能的垃圾桶中,此類垃圾袋為無斷點式特制黑色垃圾袋[8]。掃地機器人塵盒垃圾則存放于左側儲塵盒中,盒中所用垃圾袋為特定型密封袋,能容納3L垃圾,一月大約只需一換(需手動更換)。

5 功能的實現及產品結構

本產品“一種自動套袋打包垃圾桶”具有“自動套袋打包”以及“掃地機器人自主清理塵盒垃圾”兩個主要功能,如圖3、圖4所示。

圖3 產品俯視圖Fig.3 Product top view

圖4 產品左視圖Fig.4 Product left view

為實現上述功能,包括桶殼體,以及與鉸鏈結構相連的垃圾桶頂蓋,桶蓋前方裝有紅外線傳感器,用于感應開合垃圾桶。頂蓋下方設有可開啟的自動打包(如圖7所示)及切割熱熔裝置,裝置上方則為儲存垃圾袋的垃圾袋盒(如圖6所示),盒上有固定主盒身的四方蓋,蓋上設有磁鐵,吸附在桶身上。桶身內部設有檢測是否有垃圾袋的檢測傳感器。桶身外部前面為套袋打包控制按鈕,后面則為電源開關與充電插口,以及出風口。垃圾桶內部后方為電路板及存放電池的位置,同時內設有用于展開垃圾袋的風扇及出風口,如圖8所示。垃圾桶主體左側為獨立的用于存放掃地機器人塵盒垃圾的垃圾盒,位于垃圾盒底方的為集塵充電一體座,集塵盒后方設有大功率抽塵機構,能將掃地機器人塵盒內的垃圾抽至儲塵袋中。

圖6 垃圾桶的垃圾袋盒Fig.6 Trash bag box

圖7 自動打包裝置Fig.7 Infrared device

圖8 位于垃圾桶底部的風扇Fig.8 Fan located at the bottom of the trash can

手機APP遠程智能操控這一功能,則主要通過安裝在垃圾桶上的plc通訊模塊,與開發的APP軟件通過網絡連接,實現一系列的遠程智能操作。

6 產品使用過程詳細介紹

當按下開機按鈕使用本產品后,連續按三下垃圾桶前方的按鈕(也可以通過手機APP操作),即可實現自助套袋使用。用戶可通過雙手或膝蓋等身體部分經過垃圾桶上方時,位于垃圾桶上方的紅外感應傳感器即會接收信號,打開垃圾桶,此時用戶即可將垃圾丟入桶內,離開感應區后即會緩慢合上垃圾桶蓋。當桶內垃圾達到一定量時,用戶通過連按兩下垃圾桶前方的按鈕,即可實現自動垃圾袋打包,此時垃圾桶內部將會通過里邊設置的X、Y軸切割裝置將位于桶內四周的垃圾袋移動至一角,然后通過紅外線熱熔的方式將垃圾袋密封打包,此時用戶即可將垃圾袋提出丟掉。如果用戶丟盡的垃圾量較多,由于本產品的切割裝置為可通過齒輪嚙合控制開合方式,且垃圾袋為無斷點式特制垃圾袋,可適量過容打包垃圾并密封。用戶更換垃圾袋無需親自套袋,只需連按三下垃圾桶前方按鈕,同剛才的操作一樣,即可實現自動套袋。