生活垃圾智能分类装置及其控制方法

本发明涉及垃圾分类，尤其是涉及一种生活垃圾智能分类装置及其控制方法。

背景技术：

1、随着城市化进程的加速和人口密度的增加，城市生活垃圾量急剧上升，垃圾分类成为了城市管理中一个待解决的重要问题。传统垃圾分类方式通常将生活垃圾分为以下四大类：有害垃圾、可回收物、厨余垃圾、其他垃圾，分类过程中缺乏有效的回收利用机制，实行垃圾分类需要投入大量经费，如购买垃圾袋、雇佣指导员等，依赖大量人力进行督导和管理，效率较低，传统垃圾桶缺乏追溯和监控功能，导致分类效果较差。通过正确的垃圾分类，可以促进资源的循环利用，减少环境污染，并提高生活质量，近年来，各地出台垃圾分类政策，推动垃圾减量化、资源化和无害化处理，这为智能垃圾分类技术的发展提供了政策导向和市场需求，同时，随着社会文明进步和环保意识提升，公众对垃圾分类的接受度和参与度增加，为智能垃圾分类装置的普及创造了良好的社会背景，智能垃圾分类装置的出现，能够减少人为错误和混杂现象，提高垃圾分类的准确性和高效性，提高垃圾处理的效率，减少垃圾对环境的污染。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种生活垃圾智能分类装置及其控制方法，解决传统垃圾分类方式人力需求大，分类效率低，追溯和监控困难，分类效果差的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种生活垃圾智能分类装置，箱体顶端设置投放口，投放口下方设置抓取机构，第一框架两相邻角对称设置两个第一电机，抓取机构与第一电机滑动连接，第一电机驱动抓取机构在第一框架上移动，第一框架下方设置载物台，载物台下端通过万向支架设置在第三框架上，载物台下方设置多个垃圾桶，抓取机构上方设有摄像头，摄像头朝向载物台和垃圾桶。

3、优选方案中，第一框架上对称设置两个纵向导轨，两个纵向导轨间垂直设置横向导轨，横向导轨两端设有第一连接块，第一连接块通过第一滑块与纵向导轨滑动连接，横向导轨上设有第二连接块，第二连接块通过第二滑块与横向导轨滑动连接，第二连接块与抓取机构连接；

4、一个第一电机输出轴与第一同步轮连接，纵向导轨一端下方第一同步轮两侧设有两个第一惰轮，另一端设有第二惰轮，横向导轨一端设有第二同步轮，另一端设有第三惰轮，另一个第一电机下方设有第四惰轮，第一同步带与第一同步轮连接，且一端依次绕一个第一惰轮、第二惰轮、第二同步轮与第二连接块连接，另一端依次绕另一个第一惰轮、第四惰轮、第三惰轮与第二连接块连接，第二同步带设置在第一同步带上方，第二同步带及第二同步带所绕的同步轮和惰轮与第一同步带对称设置，第一同步带和第二同步带共同驱动抓取机构在第一框架平面上移动，横向导轨一端与纵向导轨一端设有第一限位开关。

5、优选方案中，抓取机构的结构为：对称设置顶板，两顶板间设置对称的两个第一支臂，两个第一支臂一端设有相啮合的齿轮且与顶板转动连接，另一端与夹爪一端铰接，第一支臂下方设有第二支臂，第二支臂一端与顶板下端铰接，另一端与夹爪中部铰接，顶板一侧设有第三舵机，第三舵机输出轴穿过顶板与其中一个第一支臂齿轮端连接。

6、优选方案中，抓取机构上方设有剪叉机构，剪叉机构的结构为：两个第一连杆交叉设置，第一连杆两端分别与第二连杆和第三连杆转动连接，两个第一连杆交叉处对称设有第一舵机，第一舵机输出轴穿过外侧第一连杆与内侧第一连杆连接，两个第二连杆的另一端设有相啮合的齿轮且与第二连接块转动连接，两个第三连杆的另一端设有相啮合的齿轮且与第三连接块转动连接，第三连接块下方设有旋转台；

7、第三连接块内部设有第二舵机，第二舵机输出轴穿过第三连接块下端与旋转块连接，旋转块下端穿过旋转架且伸出一段距离，上端阶梯面抵靠在旋转架上，旋转架通过多个支撑柱与第三连接块连接，旋转块下端与抓取机构的顶板上端连接。

8、优选方案中，抓取机构一侧还设有吸嘴装置，吸嘴装置的结构为：第四连接块与顶板另一侧连接，第四连接块上设有竖直导轨，第五连接块通过第三滑块与竖直导轨滑动连接，第五连接块上设有圆环，圆环一侧设有第二限位开关，吸嘴套设在圆环中，吸嘴下部设有挡块，挡块与第五连接块滑动连接，圆环与挡块之间设有第一弹性件。

9、优选方案中，吸嘴装置一侧设有缓冲仓，缓冲仓内设有第六连接块，第六连接块与缓冲仓底面间设有第二弹性件，刚性绳一端穿过第四连接块上方阶梯面、缓冲仓上壁与第六连接块连接；

10、箱体内部第一框架上方设有控制平台，控制平台上设有第二电机，第二电机一侧设有第七连接块，第二电机输出轴穿过第七连接块与曲柄连接，第七连接块上端设置凸台，凸台外侧曲柄短臂上方设有第三限位开关，刚性绳另一端穿过凸台与曲柄长臂端连接，第二电机驱动刚性绳拉动吸嘴装置在竖直导轨上移动。

11、优选方案中，载物台内部外圈设有倾斜面，下表面与万向支架的第一支架连接；

12、万向支架的结构为：第一支架与第二支架为u形结构，第一支架u形结构一端与第一底座转动连接，第一底座内部设有第三电机，第三电机输出轴通过第一法兰与第一支架u形结构另一端连接，第二支架与第一底座下端连接，第二支架u形结构一端与第二底座转动连接，第二底座内部设有第四电机，第四电机输出轴通过第二法兰与第二支架u形结构另一端连接，第二底座通过第八连接块设置在第三框架中部支撑杆上。

13、优选方案中，载物台四周上方设置多个倾斜的挡板，挡板一端与夹具连接，夹具另一端与第三支架连接，第三支架为u形结构，第三支架u形结构一端与第三底座转动连接，第三底座内部设有第五电机，第五电机输出轴通过第三法兰与第三支架u形结构另一端连接，第三底座通过第九连接块设置在第二框架上，挡板升起时，挡板与载物台的总投影面覆盖下方多个垃圾桶的总投影面。

14、优选方案中，相邻垃圾桶之间间隙上方设有拱形挡板，其中一个垃圾桶一侧设置电动推杆，电动推杆输出轴穿过垃圾桶侧壁与压缩板连接，每个垃圾桶上方均设有一个超声波传感器，超声波传感器与第三框架连接，朝向垃圾桶内；

15、箱体顶端设置显示屏，箱体内部显示屏下方设置控制平台，控制平台用于控制垃圾的分拣与压缩。

16、优选方案中，该方法包括：

17、s1、接通电源后，显示屏播放视频，摄像头开始检测；

18、s2、挡板抬起与载物台相接，抓取机构回到第一框架上的零点位置；

19、s3、投入多个垃圾静止后，摄像头判别画面，控制平台分析获得垃圾种类、数量及坐标信息，发送至各下位机；

20、s4、两个第一电机转动对应角度，使抓取机构移动至相应垃圾上方，判断是否使用抓取机构或吸嘴装置，判断垃圾种类适合抓取时，吸嘴装置固定在最高点，判断垃圾种类不适合抓取时，吸嘴装置固定在最低点，抬起夹爪；

21、吸嘴装置吸取垃圾的方法为：第三舵机驱动夹爪抬起，第二电机驱动曲柄向上，通过刚性绳驱动吸嘴装置向下至吸嘴抵靠在垃圾上，继续移动直至挡块与第二限位开关接触时，控制平台开启吸嘴吸取功能，吸取垃圾后挡块与第二限位开关断触，吸嘴保持吸取。

22、s5、剪叉机构伸缩，挡板落下，通过抓取机构或吸嘴装置将垃圾移动到相应垃圾桶上方松开，摄像头验证是否成功分类，分类成功则在显示屏上显示相应垃圾信息，分类失败则再次切换抓取机构或吸嘴装置尝试夹取；

23、s6、摄像头检测只剩一个垃圾时，载物台下万向支架旋转，将垃圾倒入相应垃圾桶内；

24、s7、控制平台判别全部垃圾分类完成，驱动电动推杆压缩垃圾桶内可回收垃圾。

25、本发明提供了一种生活垃圾智能分类装置及其控制方法，增强分类效果：通过设置抓取机构、吸嘴装置以及剪叉机构，代替人工对垃圾进行分拣，或通过载物台直接倾倒，灵活适应垃圾类型变化，适合各种环境作业，摄像头二次检测判别分类信息，减少人为操作错误，通过压缩机构对可回收垃圾进行回收。

26、提高垃圾分类效率：第一框架上的抓取机构移动平台，由于两个第一电机协同控制，具有非常高的定位精度与移动速度，提高了垃圾投放效率，当摄像头识别并由控制平台推理出投放垃圾的信息后，开发板对分拣顺序进行优化计算，能够同时对复杂的多种多个垃圾进行分类处理，具备更复杂的分类能力。

27、可追溯和监控：显示屏及控制平台能够显示并记录垃圾分类的各种数据，如投放顺序、垃圾名称、数量、任务完成提示、满载情况等。