浅谈垃圾分拣机器人

王玉

摘 要：随着城市人口迅速增加和居民生活水平的提高，城市生活垃圾越来越多，为保护环境提高回收利用率，垃圾分拣的工作量也不断提高，目前国外一些公司已经研制垃圾分拣机器人，让机器人代替人工进行垃圾分拣工作，并取得了一些成果。

关键词：生活垃圾；垃圾分拣；机器人

1 垃圾分拣概述

随着全球城市规模的扩大和城市人口的迅速增加，城市生活垃圾越来越多，已经严重影响到了城市居民的正常生活环境。通过无害化、减量化处理，把垃圾作为资源加以利用，是我国长期的指导方针。目前，已经相继研究出一些生活垃圾的处理方案，如卫生填埋、堆肥和焚烧等。不论何种处理方式，在目前的垃圾焚烧、填埋、堆肥、综合利用处理方法中，均存在对垃圾进行分拣处理，并对垃圾中的资源进行回收的问题。如果垃圾处理前不对垃圾进行分拣处理，城市生活垃圾中可回收的资源将被白白销毁，造成了资源的重大浪费。

因此，垃圾分拣是实现城市生活垃圾资源化处理的关键技术，是取得垃圾处理环境、社会及经济效益最大化所必须采用的技术。同时垃圾分拣作为垃圾填埋、焚烧、堆肥的前处理工序，也是实现垃圾减量化处理的最好工艺。垃圾分拣设备的开发，是实现垃圾资源化的基本前提，也是垃圾无害化、减量化处理达到理想效果的基本保证。

目前，在垃圾分拣上，主要有人工分拣、机械分拣、人工分拣与机械分拣相组合3种垃圾分拣方法。以人工分拣最为普遍，人工分拣法是垃圾分拣法中最简单分拣方法，分拣人员在分拣输送带两侧，从输送带上将所需分拣的有用物质分拣出来，放入回收桶或另一条输送带。某些物质的回收，人工分拣是唯一的方法。如纸类的分类回收、玻璃瓶按颜色回收等。人工分拣的优点是可达到很高的分拣精度和分拣质量，而仅需要较小的设备投入。对垃圾情况及回收资源品种的变化有很强的适应性。但是，缺点是劳动强度大，人员费用高，潜在的因人员疲劳产生的质量波动，此外由于工作环境恶劣，还会对工作人员的健康和安全产生影响。

2 垃圾分拣机器人研发现状

2.1 世界上第一台垃圾分拣机器人 ZRR

ZenRobotics公司宣传其ZenRobotics Recycler（ZRR）为世界上第一个机器人垃圾分类系统。通过机器人对固体垃圾流（金属、木材、矿石、塑料、硬纸板等）进行精确的分离拣选。利用机器学习、计算机视觉和同步的机器人手臂从移动的皮带输送机中区分和拣选可回收材料，人工智能可以自主学习分拣的材料类型。通过应用神经网络的应用来训练整个系统，借助其连接的近红外光谱仪（NIR-near infrared spectrum sensors）、可見光谱仪（VIS-visual light spectrum sensor）、高解析RGB相机（Hi-res RGB camera）、3D激光扫描仪（3D sensor system）、金属探测传感器（Imaging metal detector），实现数据实时反馈和快速挑选材料。

ZenRobotics的双机器人每小时最多可进行4000次抓取，三机器人单元可以24/7的三班制工作。ZRR最多可处理8组材料。产品应用于日本Shitara（設楽町）、瑞士Eberhard、芬兰Suez、荷兰Baetsen。

工作流程：①ZRR传感器单元扫描垃圾流；②ZenRobotics控制软件分析数据控制机器人；③识别材料、物体和抓取点；④Zen Robotics智能抓手拾取目标物体；⑤机器人分类多组分的垃圾并集中。

2.2 WALL-B垃圾分拣系统

Sadako Technologies的WALL-B设备类似于ZenRobotics，从垃圾流中识别和分拣固体垃圾，包括PET树脂材料，HDPE（高密度聚乙烯），砖块，食品罐头等。

WALL-B类似于ZRR，应用人工智能（Artificial Intelligence ）和计算机视觉（Computer Vision），采用专有的算法，连接到云端的神经网络系统。深度学习计算平台能够通过计算机视觉传感器实时处理和识别可回收材料。WALL-B的拾取速度最高可达20次/min，一年可进行约200吨的垃圾分拣。

2.3 AMP Robotics研发低成本解决方案

AMP Robotics的产品还未上市。据AMP Robotics网站介绍，该公司解决方案使用最先进的计算机视觉、路径规划和分类的技术。通过神经网络的使用，AMP能够提供一个较低成本的解决方案。方案中集成了现成的机器人硬件和传感器单元。

2.4 智能回收垃圾机器人

日本大阪大学和三菱电机工程公司合作设计了一款智能回收垃圾机器人，它利用激光传感技术，能够从所有其他垃圾中区分6种不同类型的可回收塑料垃圾。

该机器人身高1.7～2.1m，有一个机械手臂用于分拣垃圾，身上安装了一些激光束和传感器，可分析垃圾中5种不同波长的激光反射率，从而识别不同用途的可回收塑料垃圾。一旦确定了是塑性材料，就将它们进行分类和压缩，就相当于一个垃圾自动分拣机。使用该机器人的目的是为了简化垃圾分类程序，提高回收可再次利用的塑料垃圾数量。

回收垃圾原型机器人目前正在测试阶段，2011年在大阪和奈良的商店进行示范试验。

3 结语

目前一些国家在垃圾分拣机器人研究方面已取得了一些成果，但国内在此领域还是空白，国内的机器人应用专家也正积极探索相关技术，攻克技术难题，开发适用于我国的垃圾分拣机器人。

参考文献

[1]舒清.机器人帮你分拣垃圾[J].今日科苑，2011，（12）：57.

[2]贺雅琴.自动物料分拣机器人系统的关键技术研究[D].华南理工大学，2011.

（作者单位：哈尔滨新智达自动化成套装备有限公司）