新型智能分类垃圾桶设计与应用

李芒 侯晓燕 朱潇正 雒嘉鑫 郭衡

摘要：推动生态文明建设是全人类应该关注并且践行的重要理念。在现有技术的基础上，结合社会大众目前需要的垃圾智能分类需求，开发了智能分类垃圾桶，更好的辅助客户进行垃圾分类，学会垃圾分类。利用机器视觉、物相分析等多种方式，通过卷积神经网络进行识别判断垃圾类别并记录比较的结果。通过一个微信小程序传播和传播，该小程序具有照片ID、垃圾处理、集成率、知识问题、学习材料、垃圾邮件卡、环境消息。本篇对推动垃圾分类政策落实，具有一定的应用价值。

关键词：垃圾分类;智能化;微信小程序;应用价值

引言：随着垃圾分类在社会中逐渐普及，垃圾分类的普及已经成为能源可持续发展的必然趋向。但我国在垃圾分类的普及初期，由于垃圾分类所涉及面较广，大多垃圾的实际所属类别存在于民众的知识盲区中，较少市民能准确实现垃圾分类。在这样的社会大背景下，智能垃圾桶开始出现在市场。但是当前市场上，并没有将垃圾分类指引与垃圾桶本身结合一起的小型家用产品。

1国内现状

自2019年7月1日，我国最早在上海实行垃圾分类开始，有关垃圾分类的社会现实问题便层出不穷，一时间引起了网民的讨论与娱乐。与此同时，社会上对于垃圾分类产品的大量需求导致了市场上出现大量垃圾分类相关产品。渐渐的，智能垃圾分类产品也出现在市场，受到民众青睐。

在经济快速发展的今天，人们的生活水平、文化水平不断提高，消费价值观也不仅仅拘泥于物质，更有精神上的需求，为实现资源的可再生与对生态环境的主动保护，越来越多的人开始主动学习垃圾分类。开发垃圾桶智能屏幕的学习功能，恰好满足这一需求，在生活中无形的帮助使用者学习垃圾分类，提高公民责任意识。

通过市场调研发现，现有垃圾分类产品主要为：垃圾分类垃圾桶（四合一桶）型、智能感应开盖型、大型公共回收站等。且与智能相关的垃圾分类产品价格普遍偏高，对社会上不同消费水平的顾客群体的吸引力不足。

2产品设计

2.1外观设计。本文设计的垃圾桶模型如图1所示，其主体部分分为2层。上层为识别区，用于识别设备的安置;下层为垃圾桶置物区，桶身分区为4种不同类别的垃圾桶。

与普通垃圾桶相比，本智能分类垃圾桶的特点在于：

1.在垃圾桶内部上方增加1个用于识别的平台，中间是可以打开的活页结构。没有垃圾和正在识别垃圾时，识别平台处于合拢状态。当单个垃圾识别结束后，平台向下打开，使垃圾落入对应的类别桶中。

2.识别平台下方是4个垃圾桶的选择结构，当完成识别判断垃圾的类别之后，使垃圾桶盖移动到相应类别的垃圾桶上方待上方识别台板合拢、垃圾不再下落时，垃圾桶盖归到原位。

3.垃圾桶顶部投入口的开闭可调。当内部正处于垃圾识别时，顶部投入口关闭，防止新的垃圾对识别产生干扰。当识别结束时，垃圾被分类到小桶之后，顶部投入口再次打开。在垃圾桶运行时，其上述内部指令的流程，如图3所示。

2.2芯片设计。垃圾分类最主要也是最困难的就是识别过程，将垃圾准确的进行分类，不是一件容易的事，因为对垃圾进行分类要求识别的精准度比较高，所以本研究尝试分析了许多种关于图像识别的技术。查阅了相关文献，以及目前市场上的国内外相关资料，最终选择了卷积神经网络技术。

当垃圾开始识别时，后台会通过卷积神经网络技术进行分析，分析出该垃圾的种类，打开垃圾桶上相应种类的桶盖以便投放，从而实现了一次完整的垃圾丢弃。此外，为培养用户无论在何时何地都由垃圾分类意识及正确的垃圾分类知识体系，本产品还提供垃圾分类查找翻阅及学习功能，让垃圾桶在闲置时也可以被充分利用起来，大大增加了客户与产品之间的粘性。

2.3功能设计。无需等待，即刻投放。产品定位于小型家用智能电器，作为小型智能分类垃圾桶，调研市场上目前存在的相关产品，普通垃圾桶大多不能提供垃圾分类服务，未将垃圾桶与即将全面落实的垃圾分类政策相结合;大型公用垃圾回收站需要用户将垃圾拿至特定地点，不仅耗时耗力且在使用范围上和本产品无覆盖，竞争环境相对良好。

3.1线上与小程序结合。它主要由七个模块组成：学习材料、知识问题、垃圾邮件卡、环境新闻、废物处置、集成率、照片识别。模块之间存在联系，用户通过学习模块、利用知识和知识问题收集点、不清楚环境新闻中的垃圾信息、通过将自己的垃圾放入智能垃圾容器在线收集点等方式参与学习，集成可用于商业城市的商品交换。此处描述的程序是一个将智能垃圾容器与app结合在一起的终端。它通过搜索智能垃圾桶上的二维代码，將相应的集成条目写在每个客户帐户上，帮助环保人士及时处置村民所排放的废物。利用垃圾分类激励措施，用户可以将生计分成智能垃圾容器，使员工能够重新评估正确的垃圾分类并对评估进行分类，用户还可以在线兑现价格。

3.2推广策略。在产品更新换代方面，将随着核心技术的升级通过一代产品、二代产品的形式分批输送至市场。在此部分，我们将通过平面建模和3D立体建模来展示一代产品总体结构设计建模和各结构部分设计建模、二代产品的结构设计建模及使用说明。逐渐提高产品智能化程度，为用户带来更好的使用体验。同时还会采用逆向研制、委托创新、联合创新等方法，开拓更大的发展空间。并且在学习、运用的基础上，对引进的技术改造，使之适应我国的生产、市场条件，积累经验，实现技术和产品创新，创造独立自主的知识产权。

结语：垃圾分类的智能化是必不可少的，而垃圾分类的难点便是对垃圾的分辨，对设备图像识别技术的高要求，卷积神经网络可以满足垃圾分类对图像识别的要求，同时线上与线下相结合的宣传方式也符合国家政策形势。该垃圾桶在识别方面发挥了优势，降低了可信度不高的识别结果影响，进一步提升垃圾桶的垃圾分类准确率。

参考文献：

[1]崔赟杰，廖舒灏，成福良，林祺沁.智能分类垃圾桶的设计[J].科技创新导报，2019（30）：67-68.

[2]吴碧程，邓祥恩，张子憧，唐小煜.基于卷积神经网络的智能垃圾分类系统[J].物理实验，2019，39（11）：44-49.

[3]唐蕊，焦继业，徐华昊.面向嵌入式的卷积神经网络硬件加速器设计[J].计算机工程与应用.

作者简介：李芒（2001.5），女，汉族，辽宁本溪人，本科，从事管理科学与机械工程相关工作。

侯晓燕（2000.4）女，汉族，河北邯郸，本科，从事机械设备制造相关工作。

朱潇正（2000.8）男，汉族，河北保定人，本科，从事机械工程相关研究。

雒嘉鑫（1999.1）男，汉族，山西朔州人，本科，从事机械工程相关研究。

郭衡（2000.10）男，汉族，山东郓城人，本科，从事机械工程相关研究。