CN110711704A - 一种全自动垃圾分拣装置 - Google Patents

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李淑娟
张雨
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Abstract

本发明公开了一种全自动垃圾分拣装置，包括控制器和输送装置，还包括用于拆解垃圾袋的破碎装置，破碎装置上设置有出料口，出料口的下方设置有用于使垃圾分散均匀的震动装置，震动装置背离破碎装置的一端和输送装置的一端连接，输送装置的一侧沿输送方向设置有多个收集箱，沿输送装置的输送方向依次设置有多个三轴机械手，三轴机械手通过支撑架架设在输送装置的上方；三轴机械手上设置有用于采集垃圾图像信息的图像采集装置；控制器分别和图像采集装置、三轴机械手、破碎装置、震动装置、输送装置电连接。本装置对分拣前的垃圾进行了预先处理，保证了垃圾精确高效的自动分拣，并能大规模使用。

Description

一种全自动垃圾分拣装置
技术领域
本发明涉及垃圾处理技术领域，特别涉及一种全自动垃圾分拣装置。
背景技术
经大量调研国内的垃圾分类***还是依据垃圾的材料特性进行分类，国内的全自动垃圾分类设备，风选机技术利用弹跳分选、重力分选和风选的有机结合，将砖、瓦、石块、渣土与轻质物塑料有效分离，且风选机主要适用于城乡生活垃圾、工业垃圾、建筑垃圾等分选，风选机是利用空气动力学原理对物料进行分级的设备，该设备具有功率低、噪音小、处理量大、自动化程度高等特点，可广泛用于大、中、小垃圾处理厂规模化处理，但分类不明确，不可根据人为需要进行高速有效的精确分类。
国外主要有美国的Max-AI，Max-AI是美国光学分类设备生产商NationalRecycling Technologies研发的人工智能分类机器人，任何物品都逃不过它的“火眼金睛”，通过深度学习技术，Max-AI能够同时运用多层神经网络和视觉***对物品进行鉴别，其识别准确率可与人工分类匹敌，但其造价昂贵，不适合进行大规模的批量生产且无法大范围使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种全自动垃圾分拣装置，在于解决垃圾分类的精确性和大规模使用的问题。
本发明的技术方案是：包括控制器和输送装置，其特征在于，还包括用于拆解垃圾袋的破碎装置，破碎装置上设置有出料口，出料口的下方设置有用于使垃圾分散均匀的震动装置，震动装置背离破碎装置的一端和输送装置的一端连接，输送装置的一侧沿输送方向设置有多个收集箱，沿输送装置的输送方向依次设置有多个三轴机械手，三轴机械手通过支撑架架设在输送装置的上方；三轴机械手上设置有用于采集垃圾图像信息的图像采集装置；
控制器分别和图像采集装置、三轴机械手、破碎装置、震动装置、输送装置电连接。
较佳地，三轴机械手包括Corexy结构，Corexy结构的中心钓台靠近输送装置的一面设置有竖直设置的电动伸缩装置，电动伸缩装置的固定端和中心钓台固定，电动伸缩装置的伸缩端的末端连接有夹持结构；图像采集装置固定在中心钓台的一侧。
较佳地，夹持结构包括支撑体，支撑体的顶部和电动伸缩装置固定，支撑体的一侧固定有直流电机，直流电机和控制器电连接，直流电机的输出轴垂直穿过支撑体后套装固定有齿轮，齿轮和传动件上设置的齿条I啮合，传动件滑动的设置在背离直流电机的一侧；支撑体下端对称设置有两个夹持部，夹持部的上端均与支撑体铰接，两个夹持部的相邻面上均固定有齿弧，传动体的下端位于两个齿弧之间，传动体靠近齿弧的面上均设置有与齿弧啮合的齿条II。
较佳地，破碎装置包括倾斜设置的破碎桶，破碎桶的一侧固定有电机II，电机II和控制器电连接，电机II的输出轴通过传动结构连接有转轴，转轴架设在内架设在破碎桶内部，且转轴的周向设置有多个用于破碎垃圾袋的叶片，破碎桶设置有进料口和出料口。
较佳地，震动装置包括倾斜设置的导料板，导料板倾斜端的上端靠近破碎桶的出料口，导料板对应的两侧均设置有挡板，导料板的下方设置有支撑板I，支撑板I的下方设置有支撑板II，支撑板II和支撑板I依次设置在支撑腿的中部和顶部，支撑板II上设置有电机I，电机I和控制器电连接，电机I的输出轴穿过支撑板I后连接有曲柄滑块结构，曲柄滑块结构的输出端和导料板底部固定，电机I带动曲柄滑块结构能使导料板沿前后方向滑动，导料板位于出料口的下方。
较佳地，曲柄滑块机构包括套装固定在电机I输出轴上的曲柄，曲柄背离电机I输出轴的一端铰接有连杆，连杆背离曲柄的一端铰接有滑块I，滑块I和导料板底部固定，导料板底部固定有滑块II，支撑板I上开设有与导料板导料方向垂直的导向槽，滑块II能在导向槽内滑动。
较佳地，导料板的倾斜端的下端设置有间歇挡料结构，间歇挡料结构包括挡料板，挡料板通过铰接轴架设在两个挡板之间，铰接轴的一端穿出挡板后通过联轴器和舵机的输出轴连接，舵机固定在挡板上，舵机和控制器电连接。
本发明的有益效果：
1、本发明提供的一种全自动垃圾分拣装置，能大规模使用。
2、本发明提供的一种全自动垃圾分拣装置，通过破碎装置和震动分散装置对分拣前的垃圾进行预先处理，使后续的垃圾处理更为高效。
3、本发明提供的一种全自动垃圾分拣装置，通过摄像头对垃圾进行拍照，并上传至云端数据库，云端数据库对垃圾图像信息进行解析，获取垃圾种类信息数据，然后传输给控制器进行处理，控制器根据垃圾种类信息数据控制控制三轴机械手动作对垃圾进行夹取分类，从而保证了垃圾精确高效的自动分拣。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的整体结构的俯视图；
图3为本发明的震动装置的立体图1；
图4为本发明的震动装置的立体图2；
图5为本发明的三轴机械手的结构示意图；
图6为本发明的Corexy结构的示意图；
图7为本发明的夹持结构的示意图；
图8为本发明的控制***的总体结构框图；
图9为本发明的***控制框图。
具体实施方式
下面结合附图1到图9，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
如图1和图3所示，本发明实施例提供了一种全自动垃圾分拣装置，包括控制器和输送装置5，输送装置5包括电机III带动的传送带，控制器的型号为STM32F103C8T6，其特征在于，还包括用于拆解垃圾袋的破碎装置1，破碎装置1上设置有出料口，出料口的下方设置有用于使垃圾分散均匀的震动装置2，所述震动装置2背离破碎装置1的一端和输送装置5的一端连接，破碎装置1和震动装置2是为了给分拣前的垃圾进行处理，输送装置5的一侧沿输送方向设置有多个收集箱3，沿输送装置5的输送方向依次设置有多个三轴机械手4，所述三轴机械手4通过支撑架406架设在输送装置5的上方；所述三轴机械手4上设置有用于采集垃圾图像信息的图像采集装置，图像采集装置包括摄像头411和RPI微型电脑，RPI微型电脑配合摄像头411获取垃圾图像信息；所述控制器分别和摄像头411、三轴机械手4、破碎装置1、震动装置2、输送装置5电连接。
优选的，三轴机械手4包括Corexy结构，如图5和图6所示，Corexy结构包括和支撑架406固定的两个步进电机405，步进电机405套装固定有皮带轮，皮带轮上穿设有皮带414，在支撑架406顶部之间平行设置的两个滑轨I 402以及滑动设置在两个滑轨I 402上的滑轨II 403，滑轨II 403和滑轨I 402垂直，滑轨II 403上滑动设置中心钓台401，皮带414的两端穿过滑轮均和中心钓台401的一侧连接，中心钓台401靠近输送装置5的一面设置有竖直设置的电动伸缩装置413，电动伸缩装置413选用电动推杆，所述电动伸缩装置413和控制器电连接，电动伸缩装置413的固定端和中心钓台401固定，电动伸缩装置413的伸缩端的末端连接有夹持结构，摄像头411固定在中心钓台401的一侧，且镜头朝下。
优选的，所述夹持结构包括支撑体410，所述支撑体410的顶部和电动伸缩装置413固定，所述支撑体410的一侧固定有直流电机，所述直流电机和控制器电连接，直流电机的输出轴垂直穿过支撑体410后套装固定有齿轮409，所述齿轮409和传动件412上设置的齿条I啮合，传动件412滑动的设置在背离直流电机的一侧，支撑体410的下部还设置有防止传动件412掉落的限位块；支撑体410下端对称设置有两个夹持部407，夹持部407的上端均与支撑体410铰接，两个夹持部的相邻面上均固定有齿弧408，传动体的下端位于两个齿弧408之间，所述传动体靠近齿弧408的面上均设置有与齿弧408啮合的齿条II。
优选的，破碎装置1包括倾斜设置的破碎桶14，破碎桶14的一侧固定有电机II11，电机II11和控制器电连接，电机II 11的输出轴通过传动结构连接有转轴，所述转轴架设在内架设在破碎桶14内部，且转轴的周向设置有多个用于破碎垃圾袋的叶片13，破碎桶14设置有进料口12和出料口。
优选的，如图3和图4所示，所述震动装置2包括倾斜设置的导料板21，所述导料板21倾斜端的上端靠近破碎桶14的出料口，所述导料板21对应的两侧均设置有挡板，导料板21的下方设置有支撑板I 22，支撑板I 22的下方设置有支撑板II 24，支撑板II 24和支撑板I 22依次设置在支撑腿25的中部和顶部，所述支撑板II 24上设置有电机I 23，电机I 23和控制器电连接，电机I23的输出轴穿过支撑板I 22后连接有曲柄滑块结构，曲柄滑块结构的输出端和导料板21底部固定，电机I 23带动曲柄滑块结构能使导料板21沿前后方向滑动，所述导料板21位于出料口的下方。
优选的，曲柄滑块机构包括套装固定在电机I23输出轴上的曲柄233，所述曲柄233背离电机I 23输出轴的一端铰接有连杆232，连杆232背离曲柄233的一端铰接有滑块I231，所述滑块I 231和导料板21底部固定，导料板21底部固定有滑块II，所述支撑板I 22上开设有与导料板21导料方向垂直的导向槽221，所述滑块II能在导向槽221内滑动。
优选的，为了便于调节传送带上垃圾量，在导料板21的倾斜端的下端设置有间歇挡料结构，间歇挡料结构包括挡料板211，挡料板211通过铰接轴架设在两个挡板之间，所述铰接轴的一端穿出挡板后通过联轴器和舵机212的输出轴连接，所述舵机212固定在挡板上，舵机选用MG995或者MG996R型舵机，实现一定角度范围内的转动，舵机212和控制器电连接。
工作原理
如图7-9所示，使用本装置时，接通电源，STM32F103C8T6控制器命令电机II 11、电机I 23开始工作，将垃圾从破碎桶14的进料口12投入，电机II 11带动转轴转动，转轴上的叶片13对垃圾袋进行破碎，破碎后的垃圾从出料口落在导料板21的上方，导料板21在电机I23带动的曲柄滑块结构使导料板21沿导向槽221移动，不断的将导料板21上的垃圾震荡分散均匀，即电机I 23的输出轴带动曲柄233旋转，曲柄233带动连杆232绕输出轴转动，连杆232的另一端带动导料板21沿导向槽221移动，分散均匀后垃圾会顺着导料板21从导料板21的下端落在输送装置5上进行输送，直至垃圾输送至摄像头411的拍摄区域，这时摄像头411拍摄图片，并配合RPI微型电脑将图片信息上传至云端数据库，云端数据库对垃圾图片信息进行解析，获取垃圾种类信息数据，并将获取的垃圾种类信息数据发送给控制器，控制器对垃圾种类信息数据进行处理，控制器根据垃圾种类信息控制三轴机械手4工作，即根据垃圾在传送带上的位置，控制器控制Corexy结构的两个步进电机405动作，即两个步进电机405带动皮带414动作，皮带414拉动中心钓台401在水平方向上动作，具体的，左右两个步进电机405同向的时候，中心钓台401往X轴移动，两个步进电机405反向的时候中心钓台401往Y轴移动；两个步进电机405的同时作用，力量比单个电机控制一轴来得要稳定，从而使夹持结构迅速动作移动至垃圾上方，控制器命令电动推杆伸长，同时控制器控制夹持结构动作，即控制器控制直流电机动作，直流电机带动齿轮409转动，齿轮409和齿弧408啮合带动齿弧408转动，从而使得两个夹持部407夹持垃圾，然后控制器控制三轴机械手4迅速移动至收集箱3上方，并控制夹持结构放置垃圾至对应的收集箱3内，即控制器控制直流电机反向转动，带动两个夹持部407张开，从而将垃圾投放进收集箱3内，其他种类垃圾的识别处理方式与上述方式均相同。
如图3和图4所示，当摄像头411拍摄到输送装置5上的垃圾多时，三轴机械手4不能及时夹持完成时，这时控制器会命令舵机212工作，舵机212带动挡料板211转动至竖直方向挡住导料板21的下端，防止更多的垃圾落到传送带上，同时控制电机II 11和电机I 23停止工作，输送装置的电机III的转速调慢，直至摄像头411拍摄到输送装置5上的垃圾数量正常时，这时控制器命令舵机212一次，舵机212转动至与导料板21同平面，这时控制器重新命令电机II 11和电机I 23开始工作，电机III调整至正常转速。
综上所述，本发明实施例提供的一种全自动垃圾分拣装置，该装置在使用过程中，通过破碎装置和震动分散装置对分拣前的垃圾进行预先处理，使后续的垃圾处理更为高效；通过摄像头对垃圾进行拍照，并上传至云端数据库，云端数据库对垃圾图像信息进行解析，获取垃圾种类信息数据，然后传输给控制器进行处理，控制器根据垃圾种类信息数据控制控制三轴机械手动作对垃圾进行夹取分类，从而保证了垃圾精确高效的自动分拣，且能大规模使用。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种全自动垃圾分拣装置，包括控制器和输送装置(5)，其特征在于，还包括用于拆解垃圾袋的破碎装置(1)，破碎装置(1)上设置有出料口，出料口的下方设置有用于使垃圾分散均匀的震动装置(2)，所述震动装置(2)背离破碎装置(1)的一端和输送装置(5)的一端连接，所述输送装置(5)的一侧沿输送方向设置有多个收集箱(3)，沿输送装置(5)的输送方向依次设置有多个三轴机械手(4)，所述三轴机械手(4)通过支撑架(406)架设在输送装置(5)的上方；所述三轴机械手(4)上设置有用于采集垃圾图像信息的图像采集装置；
所述控制器分别和图像采集装置、三轴机械手(4)、破碎装置(1)、震动装置(2)、输送装置(5)电连接。
2.如权利要求1所述的一种全自动垃圾分拣装置，其特征在于，所述三轴机械手(4)包括Corexy结构，所述Corexy结构的中心钓台(401)靠近输送装置(5)的一面设置有竖直设置的电动伸缩装置(413)，电动伸缩装置(413)的固定端和中心钓台(401)固定，电动伸缩装置(413)的伸缩端的末端连接有夹持结构；图像采集装置固定在中心钓台(401)的一侧。
3.如权利要求2所述的一种全自动垃圾分拣装置，其特征在于，所述夹持结构包括支撑体(410)，所述支撑体(410)的顶部和电动伸缩装置(413)固定，所述支撑体(410)的一侧固定有直流电机，所述直流电机和控制器电连接，直流电机的输出轴垂直穿过支撑体(410)后套装固定有齿轮(409)，所述齿轮(409)和传动件(412)上设置的齿条I啮合，传动件(412)滑动的设置在背离直流电机的一侧；支撑体(410)下端对称设置有两个夹持部(407)，夹持部(407)的上端均与支撑体(410)铰接，两个夹持部的相邻面上均固定有齿弧(408)，传动体的下端位于两个齿弧(408)之间，所述传动体靠近齿弧(408)的面上均设置有与齿弧(408)啮合的齿条II。
4.如权利要求1所述的一种全自动垃圾分拣装置，其特征在于，所述破碎装置(1)包括倾斜设置的破碎桶(14)，破碎桶(14)的一侧固定有电机II(11)，电机II(11)和控制器电连接，电机II(11)的输出轴通过传动结构连接有转轴，所述转轴架设在内架设在破碎桶(14)内部，且转轴的周向设置有多个用于破碎垃圾袋的叶片(13)，破碎桶(14)设置有进料口(12)和出料口。
5.如权利要求4所述的一种全自动垃圾分拣装置，其特征在于，所述震动装置(2)包括倾斜设置的导料板(21)，所述导料板(21)倾斜端的上端靠近破碎桶(14)的出料口，所述导料板(21)对应的两侧均设置有挡板，导料板(21)的下方设置有支撑板I(22)，支撑板I(22)的下方设置有支撑板II(24)，支撑板II(24)和支撑板I(22)依次设置在支撑腿(25)的中部和顶部，所述支撑板II(24)上设置有电机I(23)，电机I(23)和控制器电连接，电机I(23)的输出轴穿过支撑板I(22)后连接有曲柄滑块结构，曲柄滑块结构的输出端和导料板(21)底部固定，电机I(23)带动曲柄滑块结构能使导料板(21)沿前后方向滑动，所述导料板(21)位于出料口的下方。
6.如权利要求5所述的一种全自动垃圾分拣装置，其特征在于，所述曲柄滑块机构包括套装固定在电机I(23)输出轴上的曲柄(233)，所述曲柄(233)背离电机I(23)输出轴的一端铰接有连杆(232)，连杆(232)背离曲柄(233)的一端铰接有滑块I(231)，所述滑块I(231)和导料板(21)底部固定，导料板(21)底部固定有滑块II，所述支撑板I(22)上开设有与导料板(21)导料方向垂直的导向槽(221)，所述滑块II能在导向槽(221)内滑动。
7.如权利要求5所述的一种全自动垃圾分拣装置，其特征在于，所述导料板(21)的倾斜端的下端设置有间歇挡料结构，间歇挡料结构包括挡料板(211)，挡料板(211)通过铰接轴架设在两个挡板之间，所述铰接轴的一端穿出挡板后通过联轴器和舵机(212)的输出轴连接，所述舵机(212)固定在挡板上，舵机(212)和控制器电连接。
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