CN109911465A - 一种厨余垃圾收集设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及厨余垃圾收集的设备和方法。包括设置于垃圾收集设备内侧上部的垃圾袋抓取装置、设置于垃圾袋抓取装置侧下方的垃圾信息获取装置、以及信息处理与控制装置，还包括设置于垃圾收集设备内侧下部的垃圾袋开启装置，垃圾袋开启装置中安装有重量传感器以收集重量信息。还公开了一种厨余垃圾收集的方法。

Description

一种厨余垃圾收集设备及方法

技术领域

本发明涉及一种厨余垃圾收集设备及方法。

背景技术

近年来，上海、北京等城市在推行以“干湿分离”为重点的垃圾分类模式。在收集垃圾时，要求居民把厨余垃圾(湿垃圾)与其他垃圾(干垃圾)分别收集包装；在倾倒垃圾时，还要求居民按照“干”“湿”分类要求，分别投入到对应的垃圾桶内。对于“湿”垃圾，投放程序尤为复杂：居民首先要将垃圾袋打开，将“湿”的厨余垃圾倾倒入湿垃圾桶里，然后再把剩下的空垃圾袋扔进“干”垃圾桶里。虽然“干湿分离”分类投放垃圾，容易被居民理解，但是在推行过程中，居民操作不易，垃圾分类投放的正确率不甚理想。分析其原因，主要有二：一是居民嫌麻烦，怕脏，只有很少的居民按照要求投放厨余垃圾；二是政府管理措施无法落地，虽然出台了垃圾分类的规定，但缺乏监督手段。

针对这些问题，一些地方政府积极作为，组织了专门的“志愿者”，安排志愿者站守在垃圾桶旁边，面对面的引导居民正确地对垃圾进行分类和投放。但这样做，需要耗费大量的人力，很难普遍实行。

为了激励居民养成垃圾分类投放习惯，市场上也有出现了一些智能垃圾桶***。这类***，采用绑定垃圾袋信息和用户信息，来对垃圾进行追踪，然后对正确进行垃圾分类的居民实行各种激励。但目前，实践中使用的智能垃圾桶***都需要另行安排工作人员，通过手持装置扫描检查垃圾分类情况，工作效率太低，无法大范围推广应用。

CN 206782574 U公开了一种厨余垃圾收集桶，其包括：桶体本体，及设置在桶体本体上部端的桶盖；桶体本体内部端设置有过滤网格栅，桶体本体内底部端设置有水腔体，桶体本体底部端设置有磁石层，在桶体本体的壁桶上设置有振动器；本实用新型结构简单合理，使用方便，充分利用桶体本体内的水腔体，便于浮力大于水的杂物下沉，初步分离垃圾分类，底部端的磁石层可以吸住铁质垃圾，满足了经济、环保的要求。

CN 107213959 B公开了一种用于智能建筑的集中式居民厨余垃圾环保回收设备，该回收设备包括壳体、粉碎分离机构、液体收集机构、烘干机构、废气排放机构以及压缩机构；粉碎分离机构包括第一电机、连接器、转动机构；液体收集机构包括集液漏斗以及集液箱；烘干机构包括烘干平台、第二电机、电热盘以及刮板；废气排放机构包括废气收集器、废气过滤器；压缩机构包括横梁，第三电机以及第一齿轮、第二齿轮；本发明厨余垃圾环保回收设备，其结构合理，具有结构简单、使用方便、智能化程度高、绿色环保等优点，有效解决餐厨垃圾不能很好的回收利用的问题。

上述方案中，居民仍需要在投放厨余垃圾时，先将垃圾袋内的厨余垃圾倾倒入湿垃圾桶，再把剩下的垃圾袋扔进干垃圾桶。这样做，不仅步骤多，而且容易让居民弄脏手。所以，只有很少的居民能够按照垃圾分类的要求，投放厨余垃圾，不能从根本上解决居民所投放的“湿”垃圾与垃圾袋的分离难题。

发明内容

本发明提供一种厨余垃圾收集设备，可以实现自动分拣垃圾袋的功能，干净、卫生地简化居民投放厨余垃圾的步骤；同时厨余垃圾收集设备可以对厨余垃圾的重量、状态等“湿”垃圾的相关实时信息进行自动收集，以便于厨余垃圾的后续监督管理。

本发明提供了一种厨余垃圾收集设备，包括设置于所述垃圾收集设备内侧上部的垃圾袋抓取装置、所述垃圾袋抓取装置侧下方设置有垃圾信息获取装置、以及配置于所述垃圾收集设备上的信息处理与控制装置，还包括设置于所述垃圾收集设备内侧下部的垃圾袋开启装置，所述垃圾袋开启装置中安装有重量传感器。

优选地，垃圾袋开启装置还包括切割托盘，切割托盘设置切割电锯；

优选地，切割托盘还包括托盘支架、上面板以及下面板，上面板与托盘支架轴连接，下面板与上面板轴连接。

优选地，上面板的托盘为一个内凹的容器，切割电锯的电锯片由容器底部设置的镂空切割口伸出。

优选地，镂空切割口呈“╫”形。

优选地，下面板上设置有水平切割锯支架、水平切割锯、竖直切割锯支架、竖直切割锯以及减速电机，水平切割锯支架沿水平方向往返运动，竖直切割锯支架沿竖直方向往返运动。

优选地，垃圾袋抓取装置为机械手，机械手通过固定支架安装到厨余垃圾收集设备框架上。

优选地，机械手包括夹持器和升降运动机构。

优选地，夹持器包括步进电机、移动盘、若干机械爪子、钩袋器、底盘等部件。

优选地，升降运动机构包括步进电机、直线滑块、直线导轨、同步带机构。

优选地，机械爪子一端与夹持器移动盘连接，机械爪子另一端与夹持器底盘连接，步进电机通过丝杆驱动移动盘上下移动。

优选地，钩袋器设置于全部或者部分机械爪子上。

优选地，钩袋器包括舵机和钩子。

优选地，钩子设置为半圆形。

优选地，夹持器配置在直线滑块上，步进电机通过同步带机构驱动直线滑块上下运动。

本发明还提供了一种厨余垃圾收集方法，包括以下步骤：

当厨余垃圾袋被投放进厨余垃圾收集设备内时，垃圾袋下落到设置于垃圾收集设备内侧下部的垃圾袋开启装置的切割托盘上，配置在垃圾袋开启装置上的重量传感器检测到重量变化，并将变化结果输送到信息处理与控制装置；

信息处理与控制装置计算出垃圾袋的重量；

设置于垃圾收集设备内部上部的垃圾袋抓取装置机械手，把垃圾袋挪到切割托盘中心位置P0；

机械手按照信息处理与控制装置的指令对垃圾袋施加压力F；

启动切割托盘上的电锯，对垃圾袋的底部实施‘╫’切割口割破；

机械手把垃圾袋提起垃圾袋；

垃圾袋信息获取装置启动获取厨余垃圾内容物信息；

切割托盘翻转，厨余垃圾被倾倒入下方的垃圾容器内；

机械手把垃圾袋放入机械手下方的垃圾袋储存装置内。

信息处理与控制装置保存垃圾重量、图片等信息；

厨余垃圾收集设备重新进入空闲状态。

附图说明

图1A示出了厨余垃圾收集设备的前视图，其中：1-厨余垃圾收集设备的框架，2-垃圾袋抓取装置，3-垃圾信息获取装置，4-重量传感器，5-垃圾袋开启装置；图1B示出了厨余垃圾收集设备示意图。

图2A示出了切割托盘总体结构示意图，其中：40-切割托盘支架，50切割托盘上面板，60切割托盘下面板；图2B示出了切割托盘安装位置，其中：4-重量传感器，46-切割托盘安装孔；图2C示出了切割托盘支架示意图，其中：41-安装孔，42-减速步进电机，43-挡板；图2D示出了切割托盘上面板示意图，其中：51-电锯机构旋转轴，52-旋转轴，53-竖直方向切割槽，54-水平方向切割槽，55-托盘；图2E示出了切割托盘下面板示意图，其中：61-电锯机构旋转轴，62-水平切割锯支架，63-水平切割锯，64-竖直切割锯支架，65-竖直切割锯；图2F示出了切割托盘下面板仰视图，其中：62-水平切割锯支架，64-竖直切割锯支架，66-减速电机，67-曲柄滑块机构。

图3A示出了机械手示意图，图3B示出了机械手前视图，图3C示出了机械手俯视图，其中：10-步进电机1，11-固定支架，12-直线滑块，13-直线导轨，14-同步带，20-步进电机，21-夹持器移动盘，22机械爪子，23-钩袋器，24-夹持器底盘。

图3D示出了机械爪子结构示意图，其中，27-移动盘连接孔，28固定底盘连接孔。图3E-钩袋器结构示意图，其中：25-钩子，26-舵机。

图4示出了垃圾袋信息获取装置结构示例图，其中，31-舵机，32-摄像头。

图5示出了厨余垃圾收集设备的工作流程图。

具体实施方式

本发明的具体方案是：在垃圾收集设备内侧上部设置垃圾袋抓取装置，在垃圾袋抓取装置侧下方设置有垃圾信息获取装置、以及配置于垃圾收集设备上的信息处理与控制装置，还包括设置于垃圾收集设备内侧下部的垃圾袋开启装置，其通过重量传感器安装到垃圾收集设备的框架上。

垃圾信息获取装置，优选图像信息获取装置，例如摄像头或者其他具有类似功能的装置，以便获取投入收集设备的垃圾内容物的信息，并将获取的相关信息输送到配置于垃圾收集设备上的信息处理与控制装置。垃圾袋抓取装置，按照信息处理与控制装置的指令抓取放入垃圾箱内的垃圾袋，移动到垃圾袋开启装置中部。垃圾袋抓取装置，与设置在垃圾收集设备下部的垃圾袋开启装置相互配合，向下用力将垃圾袋压紧于垃圾开启装置上，便于垃圾袋开启装置完成其工作，使得垃圾袋在与垃圾袋开启装置上被打开。垃圾袋开启装置，如切割托盘，用于开启，或撕破，或切开垃圾袋，垃圾袋抓取装置移动垃圾袋，使得垃圾能够与垃圾袋相互分离。垃圾袋开启装置，如切割托盘，可以通过安装有重量传感器以收集垃圾重量信息。在垃圾收集设备的控制装置指挥下，垃圾信息获取装置、垃圾袋抓取装置与垃圾袋开启装置相互配合，共同完成投入垃圾箱的“湿”垃圾袋的抓取、压紧固定、打开以及垃圾袋与垃圾的分离和存放等一系列动作，同时获取相关信息，以供后续垃圾监督管理使用。

下面参考图1-5，描述实施例的设备和方法。

图1A-1B示出了一种厨余垃圾收集设备示例。收集设备的内侧上部安装有机械手2，机械手2的侧下方安装有摄像头3(摄像头3可以安装在框架1上)，底部安装有切割托盘5，切割托盘5通过重量传感器4安装到框架1上，以及指挥上述机构操作的信息处理与控制装置6(未显示)。

在图2A-2F中，更详细地示出了一款切割托盘5,它是一个带有切割电锯的托盘，其基本功能有四：1.托住居民投放的垃圾袋，2.通过电锯把垃圾袋的底部切割开，3.摆放垃圾内容物用于拍照，4.获取垃圾重量信息。

如图2A所示，切割托盘还包括切割托盘支架40、上面板50、下面板60。上面板的旋转轴52,安装到切割托盘支架的安装孔41上，上面板绕着轴52旋转，以实现垃圾的翻倒。下面板的旋转轴61，安装到上面板的轴承51上，下面板绕着轴61旋转，以实现上下面板的张合。在工程实践中，也可以使用其他方式实现上下面板的张合，只要达到如下目的即可：上下面板合上时，切割电锯从上面板的“╫”形镂空的切割口伸出，电锯切割到垃圾袋；上下面板张开时，切割电锯从上面板的“╫”形镂空的切割口退出，避免在倾倒垃圾时，电锯挂住垃圾。

如图2B所示，整个切割托盘通过安装孔41，对接设备框架上的安装孔46，然后通过重量传感器4，安装到设备框架上。如此，整个切割托盘上的重量变化，就能够被重量传感器4感知到，并上传到设备信息处理与控制装置。

如图2D所示，上面板中的托盘55是一个内凹的容器，其底部有：－、l、+、×形等多种形状切口，优选‘╫’形镂空的切割口。上面板的作用有：1.用户投放垃圾时，垃圾袋会落在托盘55上；2.在打开垃圾袋时，锯片通过切割口伸出来，把垃圾袋的底部割开；3.移走垃圾袋后，垃圾内容物散开在托盘55上，方便拍照；4.上面板翻转，倾倒垃圾。

如图2E所示，下面板上安装有水平切割锯支架62、水平切割锯63、竖直切割锯支架64、竖直切割锯65。水平切割锯支架62沿着水平方向往返运动，从而带动水平切割锯63工作；竖直切割锯支架64沿着竖直方向往返运动，从而带动竖直切割锯65工作。下面板的作用有：1.安装切割锯，2.盛放垃圾袋打开后流下的污水。图2E中所示的切割电锯是钢锯条，工程实践中也可以使用拉花锯条，或者绳锯条，其目的都是割破垃圾袋。如果使用其他锯条，一般也要采用适合该锯条的锯架机构。

如图2F所示，水平切割锯支架62和竖直切割锯支架64的动力来源于电机66。电机66，通过曲柄滑块机构67，连接到水平切割锯支架62和竖直切割锯支架64。当电机66转动时，会带动电锯支架往复运动。

图3A-3E示出了一款成本较低的机械手，其主要功能有：1.把仍偏的垃圾袋抓取到切割托盘的中心，2.在切割垃圾袋时压紧垃圾袋，3.移走垃圾袋。

如图3A、3B、3C所示出，机械手主要包括夹持器和升降运动机构。夹持器又主要包括步进电机20、移动盘21、机械爪子22、钩袋器23、底盘24等部件，丝杆29。升降机构又主要包括步进电机10、直线滑块12、直线导轨13、同步带机构14。

如图3B、3C、3D所示夹持器拥有若干机械爪子22，其结构为机械爪子22一端连接在夹持器移动盘21上，一端连接在夹持器底盘24上，形成连杆机构。当步进电机20通过丝杆29驱动移动盘21上下移动时，即可推动机械爪子22伸缩。居民投放的垃圾袋，在切割托盘上的位置是随机的，通过多个机械爪子往中间合拢，可以把垃圾袋移动到切割托盘的中心。

如图3A、3B、3C所示，部分机械爪子22上安装有钩袋器23。钩袋器23的作用是，在切割托盘割破垃圾袋的底部后，通过钩袋器23钩起垃圾袋，让垃圾袋和垃圾分离，以方便获取垃圾内容物信息。钩袋器23的内部结构如图3E所示，由舵机26转动半圆形钩子25，钩子25可以扎进垃圾袋内，进而钩住垃圾袋。通过安装多个钩袋器，以降低垃圾袋没有扎口时可能钩空的概率。整个夹持器安装在直线滑块12上，步进电机10通过同步带机构14，驱动直线滑块12上下运动。

整个机械手通过固定支架11安装到框架1上。

图4示出了一种垃圾信息获取装置结构示例，优选为摄像头机构，其作用是收集垃圾内容物信息。为了获取好的拍摄角度，同时又不影响机械手的上下运动，摄像头32安装在由舵机31驱动转动臂上。在需要拍照时，才把摄像头转动到垃圾的正上方。

图5示例一种厨余垃圾收集设备的工作流程图，厨余垃圾收集设备的工作流程如下：

当居民把厨余垃圾袋投放到切割托盘5上，重量传感器4检测到重量变化后，触发装置开始一次处理流程。

厨余垃圾收集设备通过重量传感器4的数据变化，计算出垃圾袋的重量。

厨余垃圾收集设备控制机械手，把垃圾袋挪到切割托盘中心。

厨余垃圾收集设备的控制机械手对垃圾袋施加压力F，F的大小通过重量传感器4的读数变化进行控制。

厨余垃圾收集设备启动切割托盘5上的电锯，把垃圾袋的底部割破(从试验结果看，‘─’或‘┼’切割口效果都不好，‘╫’切割口效果很好)。

控制机械手，把垃圾袋提起来。垃圾信息获取装置启动获取厨余垃圾内容物信息，如摄像头拍摄厨余垃圾内容物照片。

切割托盘5翻转，把厨余垃圾倾倒入侧下方的容器内。

机械手把垃圾袋放入到机械手下方的垃圾袋储存装置内。

厨余垃圾收集设备保存重量、照片等信息，供垃圾分类监督管理使用。

设备重新进入空闲状态。

本发明的设备，在实际使用时，还需要配合部分***设施，可能包括：带门的外壳、身份识别模块、盛放垃圾和垃圾袋的容器。带门的外壳，用来确保居民按照要求投放垃圾，可能是封闭的箱体，也可能是小房子；身份识别模块，用于记录是谁来投放厨余垃圾，可能是二维码识别模块，也可能是IC卡。这些***设施都是常用的技术手段，可以根据具体场景具体选择。

本发明的设备，一般部署在居民小区里，和***设施一起，作为小区里的厨余垃圾收集设施。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (18)

1.一种厨余垃圾收集设备，其特征在于：包括设置于所述垃圾收集设备内侧上部的垃圾袋抓取装置、所述垃圾袋抓取装置内侧下方设置有垃圾信息获取装置、以及配置于所述垃圾收集设备上的信息处理与控制装置，还包括设置于所述垃圾收集设备内侧下部的垃圾袋开启装置，所述垃圾袋开启装置中安装有重量传感器以收集重量信息。

2.根据权利要求1所述的厨余垃圾收集设备，其特征在于，所述垃圾袋开启装置还包括切割托盘，所述切割托盘设置切割电锯。

3.根据权利要求2所述的厨余垃圾收集设备，其特征在于，所述切割托盘还包括托盘支架、上面板以及下面板，所述上面板与所述托盘支架轴连接，所述下面板与所述上面板轴连接。

4.根据权利要求3所述的厨余垃圾收集设备，其特征在于，所述上面板的所述托盘为一个内凹的容器，所述切割电锯的电锯片由所述容器底部设置的镂空切割口伸出。

5.根据权利要求4所述的厨余垃圾收集设备，其特征在于，所述镂空切割口呈“╫”形。

6.根据权利要求3所述的厨余垃圾收集设备，其特征在于，所述下面板上设置有水平切割锯支架、水平切割锯、竖直切割锯支架、竖直切割锯以及减速电机，所述水平切割锯支架沿水平方向往返运动，所述竖直切割锯支架沿竖直方向往返运动。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的厨余垃圾收集设备，其特征在于，所述垃圾袋抓取装置为机械手，所述机械手通过固定支架安装到所述厨余垃圾收集设备框架上。

8.根据权利要求7所述的厨余垃圾收集设备，其特征在于，所述机械手包括夹持器和升降运动机构。

9.根据权利要求8所述的厨余垃圾收集设备，其特征在于，所述夹持器包括步进电机、移动盘、若干机械爪子、钩袋器、底盘等部件。

10.根据权利要求8所述的厨余垃圾收集设备，其特征在于，所述升降运动机构包括步进电机、直线滑块、直线导轨、同步带机构。

11.根据权利要求9所述的厨余垃圾收集设备，其特征在于，所述机械爪子一端与所述夹持器移动盘连接，所述机械爪子另一端与所述夹持器底盘连接，所述步进电机通过丝杆驱动所述移动盘上下移动。

12.根据权利要求8所述的厨余垃圾收集设备，其特征在于，所述钩袋器设置于全部或者部分机械爪子上。

13.根据权利要求8所述的厨余垃圾收集设备，其特征在于，所述钩袋器包括舵机和钩子。

14.根据权利要求13所述的厨余垃圾收集设备，其特征在于，所述钩子设置为半圆形。

15.根据权利要求8-14所述的厨余垃圾收集设备，其特征在于，所述夹持器配置在所述直线滑块上，所述步进电机通过所述同步带机构驱动所述直线滑块上下运动。

16.根据权利要求1所述的厨余垃圾收集设备，其特征在于，所述垃圾信息获取装置为摄像头机构。

17.根据权利要求16所述的厨余垃圾收集设备，其特征在于，所述摄像头机构为设置在由舵机驱动的转动臂上的摄像头。

18.一种厨余垃圾收集方法，其特征在于，包括以下步骤：

当厨余垃圾袋被投放进所述厨余垃圾收集设备内时，所述垃圾袋下落到设置于所述垃圾收集设备内侧下部的垃圾袋开启装置的切割托盘上，配置在垃圾袋开启装置上的重量传感器检测到重量变化，并将变化结果输送到信息处理与控制装置；

所述信息处理与控制装置计算出垃圾袋的重量；

设置于所述垃圾收集设备内部上部的垃圾袋抓取装置机械手，把垃圾袋挪到所述切割托盘中心位置P0；

所述机械手按照所述信息处理与控制装置的指令对垃圾袋施加压力F；

启动所述切割托盘上的电锯，对所述垃圾袋的底部实施‘╫’切割口割破；

所述机械手提起所述垃圾袋；

所述垃圾信息获取装置启动获取厨余垃圾内容物信息；

所述切割托盘翻转，所述厨余垃圾被倾倒入下方的垃圾容器内；所述机械手把所述垃圾袋放入所述机械手下方的垃圾袋储存装置内。所述信息处理与控制装置保存所述垃圾重量、图片等信息；

所述厨余垃圾收集设备重新进入空闲状态。