一种自动套袋打包的新型智能垃圾桶*

唐文扬 周英杰 余奔星

(广东机电职业技术学院,广东广州 510515)

0 引言

随着现代生活质量的不断提高,生活节奏的不断加快,人们追求更加简单快捷的生活方式,生活中必不可少的垃圾桶也毫不例外(如图1所示)[1-2]。目前扫地机器人虽已经普及使用,但大多数扫地机器人无法实现自主倒垃圾,同时大多数垃圾桶也无法同时满足自动套袋打包功能,因此我们设计出一款既能同时满足自主套袋打包的功能,也能同时配合扫地机器人实现自动回收尘盒垃圾的智能垃圾桶。

图1 第二代智能垃圾桶图片Fig.1 Picture of the second-generation smart trash can

1 设计思路

智能垃圾桶采用先进的微电脑控制芯片、红外传感探测装置、机械传动部分及智能语音交互部分组成,是集机光电于一体的高科技新产品[3-4],当人靠近垃圾桶上面30cm及以内时,通过红外传感器实现垃圾桶盖的自动开启,等人丢完垃圾后桶盖会缓慢关闭。本产品巧妙地将家用扫地机器人与智能垃圾桶结合在一起,并且有自主定位功能,两者通过WIFI局域网实现互联。

2 产品所具有的功能

(1)垃圾智能清扫与打包功能。本产品为现代智能家居产品,具有扫地机器人与智能垃圾桶两者的全部功能(如图2所示)[5]。具有智能扫地机器人与智能垃圾桶两者的功能,实现垃圾的自动清扫与垃圾自动打包收集。具体结构零部件如表1所示。

表1 零件汇总表Tab.1 Parts summary

(2)垃圾桶状态实时提醒预警功能。垃圾桶可通过垃圾桶上方的红外传感器实现无接触自动开启。垃圾收集实时提醒预警,通过指示灯实现垃圾收集装满状态实时预警功能,如图5所示。

图5 垃圾桶开盖图Fig.5 Trash can open lid map

(3)智能化紫外杀菌功能。垃圾桶内带有紫外线杀菌功能,有效的减少了细菌和病毒的数量,保持卫生健康。

(4)手机APP远程操控功能。垃圾桶带有自动套袋和打包功能,只需轻轻按一下按钮,或者通过手机APP控制,即可实现一键套袋以及一键打包的智能功能。

(5)智能语音控制功能。扫地机器人带有智能电控水箱,准确控制出水量。

(6)智能自动充电功能。扫地机器人有自动归位功能,精准回仓,能自主将尘盒的垃圾通过集尘充电一体座抽入专门储存垃圾的垃圾袋内。

(7) 智能垃圾分类识别功能。通过开发的垃圾分类识别算法实现对不同类别垃圾的初步识别和分类。

3 产品创新点

(1)将家用的扫地机器人与智能垃圾桶两者的结合在一起,具有两者的全部功能[6-7]。通过北斗定位系统,具有自主定位功能。

(2)能够实现自动套袋及打包垃圾,并且可过容装载垃圾。

(3)能将扫地机器人尘盒里的垃圾自动收集到垃圾桶内,无需手动清倒尘盒垃圾。

(4)可通过手机APP远程操控及智能监测。

4 产品使用方法

本产品属于智能化产品,只需电池有电即可开机使用,实现全自动化智能效果,开关和充电口均位于垃圾桶后方,如图八所示。手机APP远程操控及扫地机器人规划路线清扫功能,需在有网络的条件下使用(如图2所示)。

图2 第二代智能垃圾桶前视图Fig.2 Front view of the second generation smart trash can

使用本产品的自动打包垃圾以及更换新的垃圾袋,只需连续按两次位于接近桶盖口处的按钮以及三次按按钮即可实现这两项功能,或通过手机APP控制进行套袋打包操作。

使用本产品的扫地机器人自动清理尘盒功能,只需开启扫地机器人的开机按钮,待机器人完成扫地任务后,便会自动回充,并同时将尘盒里边的垃圾通过集尘底座的强大吸力,抽进专门储存扫地机器人尘盒垃圾的左侧的储尘盒中(内置有密封集尘袋,避免二次污染及灰尘散发)。

注:智能垃圾桶分为两个独立垃圾存放处,日常生活垃圾存放于右侧带有自动打包及套袋功能的垃圾桶中,此类垃圾袋为无断点式特制黑色垃圾袋[8]。扫地机器人尘盒垃圾则存放于左侧储尘盒中,盒中所用垃圾袋为特定型密封袋,能容纳3L垃圾,一月大约只需一换(需手动更换)。

5 功能的实现及产品结构

本产品“一种自动套袋打包垃圾桶”具有“自动套袋打包”以及“扫地机器人自主清理尘盒垃圾”两个主要功能,如图3、图4所示。

图3 产品俯视图Fig.3 Product top view

图4 产品左视图Fig.4 Product left view

为实现上述功能,包括桶壳体,以及与铰链结构相连的垃圾桶顶盖,桶盖前方装有红外线传感器,用于感应开合垃圾桶。顶盖下方设有可开启的自动打包(如图7所示)及切割热熔装置,装置上方则为储存垃圾袋的垃圾袋盒(如图6所示),盒上有固定主盒身的四方盖,盖上设有磁铁,吸附在桶身上。桶身内部设有检测是否有垃圾袋的检测传感器。桶身外部前面为套袋打包控制按钮,后面则为电源开关与充电插口,以及出风口。垃圾桶内部后方为电路板及存放电池的位置,同时内设有用于展开垃圾袋的风扇及出风口,如图8所示。垃圾桶主体左侧为独立的用于存放扫地机器人尘盒垃圾的垃圾盒,位于垃圾盒底方的为集尘充电一体座,集尘盒后方设有大功率抽尘机构,能将扫地机器人尘盒内的垃圾抽至储尘袋中。

图6 垃圾桶的垃圾袋盒Fig.6 Trash bag box

图7 自动打包装置Fig.7 Infrared device

图8 位于垃圾桶底部的风扇Fig.8 Fan located at the bottom of the trash can

手机APP远程智能操控这一功能,则主要通过安装在垃圾桶上的plc通讯模块,与开发的APP软件通过网络连接,实现一系列的远程智能操作。

6 产品使用过程详细介绍

当按下开机按钮使用本产品后,连续按三下垃圾桶前方的按钮(也可以通过手机APP操作),即可实现自助套袋使用。用户可通过双手或膝盖等身体部分经过垃圾桶上方时,位于垃圾桶上方的红外感应传感器即会接收信号,打开垃圾桶,此时用户即可将垃圾丢入桶内,离开感应区后即会缓慢合上垃圾桶盖。当桶内垃圾达到一定量时,用户通过连按两下垃圾桶前方的按钮,即可实现自动垃圾袋打包,此时垃圾桶内部将会通过里边设置的X、Y轴切割装置将位于桶内四周的垃圾袋移动至一角,然后通过红外线热熔的方式将垃圾袋密封打包,此时用户即可将垃圾袋提出丢掉。如果用户丢尽的垃圾量较多,由于本产品的切割装置为可通过齿轮啮合控制开合方式,且垃圾袋为无断点式特制垃圾袋,可适量过容打包垃圾并密封。用户更换垃圾袋无需亲自套袋,只需连按三下垃圾桶前方按钮,同刚才的操作一样,即可实现自动套袋。