CN110668049A - 基于声源定位的智能移动垃圾桶及其*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于声源定位的智能移动垃圾桶及其***，其中，智能移动垃圾桶包括垃圾桶本体和控制装置，所述控制装置设置在所述垃圾桶本体上；所述垃圾桶本体的底部设有驱动轮，所述驱动轮与驱动轮电机驱动连接；所述控制装置包括：主控模块、语音识别模块、麦克风、音响、声源定位模块、微波测距传感器和运动控制模块，本发明提供的智能垃圾桶可基于声源定位，自主控制垃圾桶向声源地移动，并在此过程中自动避障，可以满足人们随时随地扔垃圾的需求。

Description

基于声源定位的智能移动垃圾桶及其***

技术领域

本发明涉及一种智能垃圾桶，特别涉及一种基于声源定位的智能移动垃圾桶及其***。

背景技术

随着物联网技术的迅猛发展，家庭服务机器人逐渐走进了人们的日常生活，为人们提供了多方面的服务，带来了生活上极大的便利。垃圾桶是人们家庭中的必备生活用品，但是一个家庭甚至有几个垃圾桶有时也不能满足随时随地扔垃圾的需求，目前市面上有一些智能垃圾桶，具有自动感应打开关闭垃圾桶，感应垃圾满溢度，自动更换垃圾袋等功能。但是现有的智能垃圾桶都是没有轮子的，不能通过轮子移动，因此，无法满足人们随时随地扔垃圾的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于声源定位的智能移动垃圾桶及其***，以解决现有技术中由于智能垃圾桶没有轮子不能移动而无法满足人们随时随地扔垃圾的需求的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于声源定位的智能移动垃圾桶，包括垃圾桶本体和控制装置，所述控制装置设置在所述垃圾桶本体上；

所述垃圾桶本体的底部设有驱动轮，所述驱动轮与驱动轮电机驱动连接；

所述控制装置包括：

主控模块；

语音识别模块，与所述主控模块电连接，用于对外界的语音进行解析，并执行正确的指令；

麦克风，与所述语音识别模块电连接，其用于接收外界的语音执行指令；

音响，与所述语音识别模块电连接，其用于将指令执行的结果反馈给外界，或发出语音信息提示；

声源定位模块，分别与所述主动模块和麦克风电连接，用于将所述麦克风接收的声音信号进行数字信号处理，分析得到声源的位置信息；

微波测距传感器，与所述主控模块电连接，用于检测运动方向是否有障碍物；

运动控制模块，与所述主控模块电连接，用于根据所述声源定位模块反馈的位置信息和所述微波测距传感器反馈的避障信息，确定行进方向；

驱动轮电机驱动器，分别与所述运动控制模块和驱动轮电机连接。

较佳的，所述垃圾桶本体上设置有触摸屏，所述触摸屏与所述主控模块电连接，用于显示垃圾桶的状态信息以及垃圾桶的相关操作。

较佳的，所述垃圾桶本体的上开口上转动设置一垃圾桶盖，打开此垃圾桶盖可更换垃圾袋；所述垃圾桶盖与第一电机驱动连接，所述第一电机通过第一电机驱动器与所述主控模块电连接；所述垃圾桶盖上还设置用于感应垃圾袋是否被拿走的第一传感器，所述第一传感器与所述主控模块电连接；

所述垃圾桶盖上开设一垃圾入口，所述垃圾入口上转动设置一垃圾入口盖，所述垃圾入口盖与第二电机驱动连接，所述第二电机通过第二电机驱动器与所述主控模块电连接；所述垃圾入口盖上还设置一用于感应垃圾是否扔入垃圾桶内的第二传感器，所述第二传感器与所述主控模块电连接；

所述垃圾桶盖内侧还设有垃圾袋和可用于对垃圾袋进行塑封并截断完成换垃圾袋动作的塑封装置，所述塑封装置与所述主控模块电连接。

较佳的，所述垃圾桶本体上还设有：

扔垃圾按钮，与所述主控模块电连接，按压所述扔垃圾按钮可打开所述垃圾入口盖；

换垃圾袋按钮，与所述主控模块电连接，按压所述换垃圾袋按钮可打开所述垃圾桶盖，并自动塑封垃圾袋并截断。

较佳的，所述垃圾桶本体的底部还设置若干脚轮。

较佳的，所述垃圾桶本体的外侧还设有灯带，所述灯带与所述主控模块电连接。

较佳的，所述控制装置还包括分别与所述主控模块电连接的电源模块、电源管理模块和红外线感应器，所述电源模块和电源管理模块之间电连接；

所述红外线感应器还与充电座的红外线发射器电连接，所述红外线感应器用于感应所述充电座的红外线发射器发出的红外线信号来对充电座进行定位。

较佳的，所述主控模块为PLC或单片机。

本发明还提供一种基于声源定位的智能移动垃圾桶***，包括上位机和上述实施例所述的控制装置，所述控制装置还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块分别与所述主控模块和局域网络电连接，所述控制装置通过所述无线通讯模块与同一局域网络的上位机电连接。

较佳的，所述上位机为电脑或手机。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：

1、本发明提供的智能垃圾桶可基于声源定位，自主控制垃圾桶向声源地移动，并在此过程中自动避障，可以满足人们随时随地扔垃圾的需求；

2、本发明提供的智能垃圾桶可以语音控制垃圾桶的移动、垃圾桶盖的关闭，自动换垃圾袋等；

3、本发明提供的智能垃圾桶可以通过上位机控制。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：

图1为本发明的优选实施例提供的基于声源定位的智能移动垃圾桶的垃圾桶盖关闭状态下的结构示意图；

图2为本发明的优选实施例提供的基于声源定位的智能移动垃圾桶的垃圾桶盖打开状态下的结构示意图；

图3为本发明的优选实施例提供的基于声源定位的智能移动垃圾桶***的模块图；

图4为本发明的优选实施例提供的基于声源定位的智能移动垃圾桶的移动流程图；

图5为本发明的优选实施例提供的基于声源定位的智能移动垃圾桶的扔垃圾流程图；

图6为本发明的优选实施例提供的基于声源定位的智能移动垃圾桶的换垃圾袋流程图；

图7为本发明的优选实施例提供的基于声源定位的智能移动垃圾桶的智能充电流程图。

具体实施方式

以下将结合图1至图7对本发明提供的一种基于声源定位的智能移动垃圾桶及其***进行详细的描述，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，本领域技术人员在不改变本发明精神和内容的范围内，能够对其进行修改和润色。

请参考图1至图3，一种基于声源定位的智能移动垃圾桶，此垃圾桶可以位于室内，也可以位于室外，本发明对此不做限制，本实施例优选位于室内。

此垃圾桶包括垃圾桶本体和控制装置，所述控制装置设置在所述垃圾桶本体上；

所述垃圾桶本体的底部设有驱动轮12，所述驱动轮12与驱动轮电机驱动连接，所述驱动轮12通过驱动轮电机驱动，所述驱动轮电机安装在所述垃圾桶本体上；驱动轮12是智能垃圾桶移动的驱动机构；本实施例优选驱动轮12为差速驱动轮；

所述控制装置包括：

主控模块，所述主控模块为PLC或单片机，将动作指令下发给所述主控模块，让相应机构作出正确的动作；

语音识别模块，与所述主控模块电连接，用于对外界的语音进行解析，并执行正确的指令；

麦克风1，与所述语音识别模块电连接，其用于接收外界的语音执行指令，是人与智能垃圾桶的交互接口；

音响2，与所述语音识别模块电连接，其用于将指令执行的结果反馈给外界，或发出语音信息提示；

声源定位模块，分别与所述主动模块和麦克风1电连接，用于将所述麦克风1接收的声音信号进行数字信号处理，然后分析得到声源的位置信息，如声源的位置角度和距离信息等；

微波测距传感器11，与所述主控模块电连接，用于检测运动方向是否有障碍物，主控模块将信息反馈给运动控制模块，在本实施例中，主控模块根据微波测距传感器11返回的数据，决定智能垃圾桶是否需要减速或停止，然后是否需要进行绕行等计算工作，并把计算结果反馈给运动控制模块；

运动控制模块，与所述主控模块电连接，用于根据所述声源定位模块反馈的位置信息和所述微波测距传感器11反馈的避障信息，来调整差速驱动轮12的速度，使得智能垃圾桶能旋转至正确的角度或保持正确的前进方向，直至达到目标位置；主控模块根据声源定位模块反馈的位置信息和运动控制模块反馈的行驶角度信息，对行驶的方向进行实时纠偏；主控模块根据运动控制模块反馈的行驶角度和速度等信息，对智能垃圾桶的行驶距离进行叠加计算，最后确定智能垃圾桶是否到达声源定位的地点；

驱动轮电机驱动器，分别与所述运动控制模块和驱动轮电机连接，所述驱动轮电机与所述驱动轮12驱动连接。

如下表所示，智能垃圾桶根据语音执行对应的指令：

在本实施例中，所述垃圾桶本体上还设置有触摸屏3，所述触摸屏3与所述主控模块电连接，用于显示垃圾桶的状态信息以及垃圾桶的相关操作。

所述垃圾桶本体的上开口上转动设置一垃圾桶盖7，打开此垃圾桶盖7可更换垃圾袋；所述垃圾桶盖7与第一电机驱动连接，所述第一电机通过第一电机驱动器与所述主控模块电连接；所述垃圾桶盖7上还设置用于感应垃圾袋是否被拿走的第一传感器，所述第一传感器与所述主控模块电连接；

所述垃圾桶盖7上开设一垃圾入口，所述垃圾入口上转动设置一垃圾入口盖6，打开垃圾入口盖6，可将垃圾放入垃圾桶中。所述垃圾入口盖6与第二电机驱动连接，所述第二电机通过第二电机驱动器与所述主控模块电连接；所述垃圾入口盖6上还设置一用于感应垃圾是否扔入垃圾桶内的第二传感器，所述第二传感器与所述主控模块电连接；在本实施例中，第一传感器和第二传感器均优选为光栅传感器。

所述垃圾桶盖7内侧还设有垃圾袋9和可用于对垃圾袋9进行塑封并截断完成换垃圾袋动作的塑封装置8，所述塑封装置8与所述主控模块电连接。塑封装置8属于现有技术，本发明对此不做具体描述。在本实施例中，垃圾袋是直桶状的且只封了底口，并设置在垃圾桶盖7的内侧。塑封装置8是对垃圾袋进行塑封，并截断完成换垃圾袋动作。当要换垃圾袋9时，塑封装置8沿着垃圾桶盖7对垃圾袋9进行塑封并截断，该动作一次完成三个任务：

一是对有垃圾的垃圾袋袋口进行封口；

二是对新的垃圾袋袋底进行封口

三是将有垃圾的垃圾袋沿着袋口截断，以便用户将其取走；

当垃圾桶盖7盖上后，有垃圾扔入桶中时，垃圾袋9会在垃圾重力作用下，被拉出并沉到垃圾桶桶底。

所述垃圾桶本体上还设有：

扔垃圾按钮4，与所述主控模块电连接；在本实施例中，智能垃圾桶除了语音控制扔垃圾外，还支持手动控制，即按压所述扔垃圾按钮4可打开所述垃圾入口盖6；

换垃圾袋按钮5，与所述主控模块电连接；在本实施例中，智能垃圾桶除了语音控制换垃圾袋外，还支持手动控制，即按压所述换垃圾袋按钮5可打开所述垃圾桶盖7，并自动塑封垃圾袋并截断。

所述垃圾桶本体的底部还设置若干脚轮13，用于支撑垃圾桶，保持垃圾桶的平衡。

所述垃圾桶本体的外侧还设有灯带10，所述灯带10与所述主控模块电连接。灯带10的颜色可自定义，如垃圾桶在行驶过程中灯带10蓝色闪烁，起到警示和装饰作用。当智能垃圾桶低电量时，灯带10红色闪烁。

所述控制装置还包括分别与所述主控模块电连接的电源模块、电源管理模块和红外线感应器，所述电源模块和电源管理模块之间电连接；所述红外线感应器还与充电座的红外线发射器电连接，所述红外线感应器用于感应所述充电座的红外线发射器发出的红外线信号来对充电座进行定位。

本发明提供的基于声源定位的室内移动垃圾桶，能够在室内环境下实现声源位置的三维坐标解算，并控制垃圾桶从初始位置出发，自动向声源位置靠拢，在移动过程中实现自主避障的功能。具体功能如下：

1)基于声源定位，垃圾桶自动向声源位置靠拢；

2)移动过程中实现自主避障；

3)语音控制或自动感应打开和关闭垃圾桶；

4)利用光感判断垃圾桶满溢情况，联网发送信息给用户通知处理；

5)对垃圾袋打包，并自动更换垃圾袋；

6)语音控制垃圾桶回到上一位置或充电座；

7)电量不足自动回充电座充电。

本发明还提供一种基于声源定位的智能移动垃圾桶***，包括上位机和上述的控制装置，所述控制装置还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块分别与所述主控模块和局域网络电连接，所述控制装置通过所述无线通讯模块与同一局域网络的上位机电连接。

在本实施例中，以电源模块为电池为例，电源管理模块除了将电源模块分配给各个电气元件供电外，同时还对电池电量进行监控。上位机实时与电源管理模块进行通信，当电量不足时，上位机会进行低电量警示—灯带10红色闪烁，并定位自动充电座前往充电。

当智能垃圾桶的电池电量不足，主控模块发出去充电的指令时，红外线感应器感应充电座发出的红外线信号来进行定位并反馈给主控模块，然后主控模块与运动控制模块通信，让智能垃圾桶前往充电座进行充电。

本发明对上位机不做具体限制，可以是电脑或手机，下位机为控制装置，本实施例以手机为例，智能垃圾桶和用户手机接入同一局域网里，可以通过手机APP遥控垃圾桶。手机APP有如下功能：

1、连接智能垃圾桶，连接成功后，通过手机APP可以控制智能垃圾桶；

2、遥控垃圾桶的行驶：前进、后退、左拐、右拐和原地旋转；

3、打开垃圾入口盖6，扔垃圾；

4、打开垃圾桶盖7换垃圾袋。

综上所述，智能垃圾桶可以自主移动、扔垃圾、换垃圾袋和智能充电。在本实施例中，智能垃圾桶的待命点为充电座的位置，但不与充电座对接上。

请参考图4，智能垃圾桶移动的流程：

1、用户发出语音唤醒指令；

2、智能垃圾桶响应指令并待命；

3、用户发出召唤指令；

4、智能垃圾桶定位并前往用户所在位置。行进中如果有障碍物，进行避让或报警；

5、智能垃圾桶到达指定位置后，向用户发出到位的语音提示。

请参考图5，智能垃圾桶扔垃圾流程：

1、用户发出扔垃圾的语音指令；

2、智能垃圾桶打开垃圾入口盖6，让用户扔垃圾；

3、如果用户开盖后5秒内没有垃圾扔入，垃圾入口盖6自动关上。用户也可以发出关闭指令直接关闭垃圾入口盖6；

4、用户将垃圾扔入桶中，用户发出关闭指令直接关闭垃圾入口盖6；

5、如果用户没有发出关闭指令，智能垃圾桶感应到垃圾5秒后，再没有垃圾扔入，自动关上垃圾入口盖6；

6、用户发出返回语音指令，智能垃圾桶返回到待命点；

7、如果用户没有发出返回语音指令，智能垃圾桶原地待命。

请参考图6，智能垃圾桶换垃圾袋流程：

1、用户发出语音唤醒指令；

2、智能垃圾桶响应指令并待命；

3、用户发出换垃圾袋指令；

4、智能垃圾桶打开垃圾桶盖7；

5、垃圾桶盖7上的塑封装置8沿着垃圾桶盖7对垃圾袋进行塑封并截断；

6、智能垃圾桶感应垃圾袋被取走后，自动关上垃圾桶盖7。

请参考图7，智能垃圾桶智能充电流程：

1、主控模块通过电源管理模块实时监测电池电量；

2、电量低于设定值时，报警(灯带10红色闪烁)；

3、智能垃圾桶的红外线感应器定位充电座的位置；

4、主控模块与运动控制模块进行通信，前往充电座；

5、智能垃圾桶到达充电座进行充电。充电过程中只接收原地扔垃圾的指令；

6、充电完成后，智能垃圾桶离开充电座，进入待命状态。

以上公开的仅为本申请的一个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于声源定位的智能移动垃圾桶，其特征在于，包括垃圾桶本体和控制装置，所述控制装置设置在所述垃圾桶本体上；

所述垃圾桶本体的底部设有驱动轮，所述驱动轮与驱动轮电机驱动连接；

所述控制装置包括：

主控模块；

语音识别模块，与所述主控模块电连接，用于对外界的语音进行解析，并执行正确的指令；

麦克风，与所述语音识别模块电连接，其用于接收外界的语音执行指令；

音响，与所述语音识别模块电连接，其用于将指令执行的结果反馈给外界，或发出语音信息提示；

声源定位模块，分别与所述主动模块和麦克风电连接，用于将所述麦克风接收的声音信号进行数字信号处理，分析得到声源的位置信息；

微波测距传感器，与所述主控模块电连接，用于检测运动方向是否有障碍物；

运动控制模块，与所述主控模块电连接，用于根据所述声源定位模块反馈的位置信息和所述微波测距传感器反馈的避障信息，确定行进方向；

驱动轮电机驱动器，分别与所述运动控制模块和驱动轮电机连接。

2.如权利要求1所述的基于声源定位的智能移动垃圾桶，其特征在于，所述垃圾桶本体上设置有触摸屏，所述触摸屏与所述主控模块电连接，用于显示垃圾桶的状态信息以及垃圾桶的相关操作。

3.如权利要求1所述的基于声源定位的智能移动垃圾桶，其特征在于，所述垃圾桶本体的上开口上转动设置一垃圾桶盖，打开此垃圾桶盖可更换垃圾袋；所述垃圾桶盖与第一电机驱动连接，所述第一电机通过第一电机驱动器与所述主控模块电连接；所述垃圾桶盖上还设置用于感应垃圾袋是否被拿走的第一传感器，所述第一传感器与所述主控模块电连接；

所述垃圾桶盖上开设一垃圾入口，所述垃圾入口上转动设置一垃圾入口盖，所述垃圾入口盖与第二电机驱动连接，所述第二电机通过第二电机驱动器与所述主控模块电连接；所述垃圾入口盖上还设置一用于感应垃圾是否扔入垃圾桶内的第二传感器，所述第二传感器与所述主控模块电连接；

所述垃圾桶盖内侧还设有垃圾袋和可用于对垃圾袋进行塑封并截断完成换垃圾袋动作的塑封装置，所述塑封装置与所述主控模块电连接。

4.如权利要求3所述的基于声源定位的智能移动垃圾桶，其特征在于，所述垃圾桶本体上还设有：

扔垃圾按钮，与所述主控模块电连接，按压所述扔垃圾按钮可打开所述垃圾入口盖；

换垃圾袋按钮，与所述主控模块电连接，按压所述换垃圾袋按钮可打开所述垃圾桶盖，并自动塑封垃圾袋并截断。

5.如权利要求1所述的基于声源定位的智能移动垃圾桶，其特征在于，所述垃圾桶本体的底部还设置若干脚轮。

6.如权利要求1所述的基于声源定位的智能移动垃圾桶，其特征在于，所述垃圾桶本体的外侧还设有灯带，所述灯带与所述主控模块电连接。

7.如权利要求6所述的基于声源定位的智能移动垃圾桶，其特征在于，所述控制装置还包括分别与所述主控模块电连接的电源模块、电源管理模块和红外线感应器，所述电源模块和电源管理模块之间电连接；

所述红外线感应器还与充电座的红外线发射器电连接，所述红外线感应器用于感应所述充电座的红外线发射器发出的红外线信号来对充电座进行定位。

8.如权利要求1所述的基于声源定位的智能移动垃圾桶，其特征在于，所述主控模块为PLC或单片机。

9.一种基于声源定位的智能移动垃圾桶***，其特征在于，包括上位机和如权利要求1至8任一项所述的控制装置，所述控制装置还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块分别与所述主控模块和局域网络电连接，所述控制装置通过所述无线通讯模块与同一局域网络的上位机电连接。

10.如权利要求9所述的基于声源定位的智能移动垃圾桶***，其特征在于，所述上位机为电脑或手机。

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