CN113796783B - 一种基于人工智能的家居环境控制管理*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于人工智能的家居环境控制管理***，涉及智能家居领域，该***包括用户手势鉴别模块、垃圾自动回收模块和家电控制端模块，所述用户手势鉴别模块用于根据用户的手势指令启动垃圾桶，并根据用户所指定范围进行自动清扫所指范围内的垃圾，所述垃圾自动回收模块用于用户在所指定范围的垃圾进行分拣，判断是否有非垃圾存在于垃圾堆中，所述家电控制端模块用于使用垃圾桶与智能冰箱、扫地机器人联动控制，使用垃圾自动回收模块，能够在用户手指所框选的区域中分拣出物品是否需要清扫到对应的垃圾桶内，从而使得垃圾桶能够自行清扫垃圾，无需用户动手，从而节约用户的时间。

Description

一种基于人工智能的家居环境控制管理***

技术领域

本发明涉及智能家居技术领域，具体为一种基于人工智能的家居环境控制管理***。

背景技术

自人工智能机器人阿尔法狗打败“阿尔法围棋大师-柯洁”后，人工智能在美国的家居领域也产生了大热，通过远程控制对家电进行控制，使得家电能够更加贴合我们的生活环境，美国市场上的智能家居也被迅速瓜分，使得美国的智能家居行业发展的越来越好，但是由于家电是一体式的控制，如果***短时间瘫痪，会导致家里的家电无法进行控制；

最近谷歌的智能家居经历了第四次的大面积瘫痪，导致全球设有谷歌家居一小时内的服务器产生了中断，产生了大幅度的影响，因为服务器瘫痪导致***连开启灯光都很困难，因此，智能家居将所有的设备都连接在一个控制上，会带来大幅度的弊端，因此，需要分开控制相应的家居设备，避免再次发生如上的情形；

在发明文件“一种以智能垃圾桶为控制***的物联网智能家居***”中也提出用一个智能家居***对智能照明、智能窗帘、智能电视、智能LED和智能扫地机等设备进行控制的工作量过大，管理身份麻烦，此文件运用了智能垃圾桶根据家里所存在的隐患进行实时监控，并对其中的垃圾进行分类放入垃圾桶中，既能实现对垃圾的分类还能以防隐患的发生，但是此文件大幅度讲述的是如何对垃圾进行分类，并没有提出如何对家电设备进行分别控制；

因此，人们需要一种基于人工智能的家居环境控制管理***来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于人工智能的家居环境控制管理***，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于人工智能的家居环境控制管理***，该***包括用户手势鉴别模块、垃圾自动回收模块和家电控制端模块，所述用户手势鉴别模块用于根据用户的手势指令启动垃圾桶，并根据用户所指定范围进行自动清扫所指范围内的垃圾，使得用户无需动手，垃圾桶能够自动清扫，节省用户的负担，所述垃圾自动回收模块用于用户在所指定范围的垃圾进行分拣，判断是否有非垃圾存在于垃圾堆中，以防非垃圾物品被扫入至垃圾桶内，用户找不到相应的物品，所述家电控制端模块用于使用垃圾桶与智能冰箱、扫地机器人联动控制，使得家电控制更加方便，更加节省用户时间。

进一步的，所述用户手势鉴别模块包括控制端、接收端、用户行为检测单元和GPRS定位单元，所述控制端用于将指定信号发送至垃圾桶的输入端，要求垃圾桶完成相应动作，所述接收端的输入端与垃圾桶的输出端相连接，垃圾桶根据控制端信号作出指定任务，所述用户行为检测单元用于对用户的第一手势进行检测，根据用户的第一手势动作能启动垃圾桶运行，从而能节省用户扔掷垃圾的时间，用户不再寻找垃圾桶，所述GPRS定位单元用于根据用户所在位置就近分配不同种类的垃圾桶，当垃圾桶到达用户所指定位置时，用户发出第二手势动作，垃圾桶根据第二手势动作进行清扫指定垃圾。从而能够减少用户自己扔掷垃圾的时间，使得用户的生活能够更加方便便捷。

所述垃圾桶一侧安装有可上下移动的升降竖杆，所述垃圾桶表面一侧安装有可伸缩的伸缩杆，所述伸缩杆一侧与垃圾桶表面固定连接，所述伸缩杆的另外一侧安装有微摄像端口和扫描端口，所述微摄像端口和扫描端口的上方安装有可自动移动的板块，所述板块的面积大小与微摄像端口与扫描端口所形成的面积大小相等，所述板块上表面安装有启停按钮，所述启停按钮的输出端与微摄像端口和扫描端口的输入端相连接，从而在使用微摄像端口、扫描端口时，按下启停按钮能够开启微摄像端口和扫描端口对物品、生鲜进行扫描，方便用户了解生鲜、物品的相关信息。

在二维平面模型中，设定用户手势所指定平台中心位置为L(x,y),平台的高度为G，所述升降竖杆根据平台的高度自动调节高度B，使得升降装置的高度B能够与平台的高度G匹配相等，根据用户手势所指范围的半径r进行调节伸缩杆的长度R，对用户手势所指范围外的物品摆放情况进行检测，当检测到伸缩杆长度R旋转后所框选的面积S＝πR²与用户手势所划定半径的面积为S₁＝πr²之间的面积差S-S₁中并无其他物品种类时，伸缩杆的长度可在预设范围长度内进行放大，当检测到所确定的面积差S-S₁中有其他物品种类时，将伸缩杆的长度R缩小。

进一步的，所述垃圾自动回收模块包括物品重量检测比较单元、物品褶皱程度确定单元、物品挑拣单元和垃圾回收单元，所述物品重量检测比较单元用于当用户将不同的物品放置在相应的平台上时，对放置在平台上不同种类物品的平均重量进行计算且使用微摄像端口对不同物品的形状进行拍照检测，并将物品所对应信息保存在控制端中，从而能够将与原重量相同的物品或者与原物品形状有差异挑选出来，防止非垃圾物品被置入垃圾桶内，所述物品褶皱程度确定单元用于当检测到物品的重量Z与物品原重量Z′的变化值Δ在预设范围内时，使用伸缩杆上的微摄像端口对物品表面进行拍照，并实时计算物品的表面积S和褶皱度Y，当物品的表面积S、褶皱度Y和原物品的表面积S′、褶皱度Y′不同时，垃圾桶将该物品进行回收，使得将平台上的所有垃圾进行回收，不遗漏任何垃圾，所述物品挑拣单元用于当检测到用户所指定区域中有与原物品重量相同且物品表面形状相同时，以便于垃圾桶能够自动将真正的垃圾回收至垃圾桶内，所述垃圾回收单元用于垃圾桶控制自身的升降竖杆，根据用户手势所指区域控制竖杆的长度和伸缩杆的半径，能够将垃圾扫入至垃圾桶内，防止平台上所指区域垃圾掉在垃圾桶外部。

进一步的，控制端接收到用户的第一手势控制垃圾桶运行，在二维平面模型中，垃圾桶原所在位置为W＝(x,y)，用户现所在位置为D＝(a,b)，垃圾桶的行驶速度为k，在垃圾桶到达指定位置后，用户随即划定第二手势动作，将物品放在指定平台上，对物品的重量进行实时检测，所述检测到原有物品重量的集合为H＝{h₁,h₂...h_m}，检测到物品现在的重量的集合为P＝{p₁,p₂...p_m}；

用户在T时刻划定第二手势动作；

其中，M是指垃圾桶与用户之间的距离；

当检测到h_k-p_k>Δ时，表示物品的重量发生了变化，垃圾桶对平台上重量发生变化的物品，使用伸缩杆对物品进行清扫；

当检测到|p_i-h_i|＜Δ时，表示物品的重量并未发生变化，核对现有物品的表面积S和褶皱程度Y，原物品的表面积为S′＝m′n′，褶皱程度Y′＝0，现有物品的表面积S＝mn,其中m为该物品每个面所突出点横坐标所在延长线的长度，n为该物品每个面所突出点纵坐标所在延长线的宽度，当现有物品中区块内褶皱线条的弯曲顶点至与该顶点所垂直的另外一条线条所占面积为W1＝ab，现有物品中区块内并未发生褶皱线条的顶点至与该顶点所垂直的另一条线条所占面积为W2＝cd，因此褶皱度的计算公式如下：

当褶皱度D-Y′大于预设范围时且面积差|S′-S|大于预设范围内时，垃圾桶对此类物品进行清扫，当褶皱度D-Y′小于预设范围且面积差|S′-S|小于预设范围时，垃圾桶不对此类物品进行清扫；

其中，h_k、h_i为原有物品的重量，p_k、p_i为现有物品的重量，m、n为现有物品的长宽，m′、n′为原有物品的长宽，D为褶皱度,a、b是物品发生褶皱后的对应长和宽，c、d是物品未发生褶皱所对应的长和宽，Δ是指原有物品与现有物品重量差的预设值。

进一步的，所述家电控制端模块包括食物保存感应单元、扫描终端控制单元、食物保质期曲线单元、垃圾桶清扫单元、地面清扫程度单元和垃圾桶更换提示单元，所述食物保存感应单元用于对每种食物使用相应的网络标签进行感应，使得垃圾桶能够了解每种食物的状态，所述扫描终端控制单元用于使用伸缩杆上的扫描端口对设有保质日期食物上的二维码进行扫描，并使用控制端将保质日期的时间进行保存，防止食物因保质日期到，用户没有时间对食物进行清扫，所述食物保质期曲线单元用于当检测到食物上没有保质日期时，根据用户摆放至冰箱的时间和数据库中对应生鲜的保质日期，判断是否要将食物自动扫入垃圾桶内，从而保证智能冰箱里的食物都能够保持新鲜，所述垃圾桶清扫单元用于将过期的生鲜使用垃圾桶的升降竖杆上的***头将生鲜照片发送信号至控制端，同时控制端将信号发送至垃圾桶的接收端，保证在经过用户同意后对过期生鲜进行清扫，所述地面清扫程度单元用于在固定时间内，扫地机器人内部垃圾的堆积度与扫地机器人扫地的次数和时间进行实时检测，当扫地机器人的垃圾堆积度超过预设值时将信号发送至控制端，并将信号发送至垃圾桶的接收端，使得垃圾桶在扫地机器人停止打扫时，能够对扫地机器人内部所收集的垃圾进行清理，所述垃圾桶更换提示单元用于垃圾桶自身检测到垃圾堆积的程度高于预设范围时，提示用户更换垃圾袋，当用户更换垃圾袋后，垃圾袋继续进行工作，从而提示用户对垃圾桶内的垃圾袋进行更换。

所述扫描终端控制单元所检测到生鲜的保质日期为Q＝{q₁、q₂、q₃...q_m},根据数据库所调取剩余生鲜种类无保质日期的时间集合为J＝{j₁、j₂...j_m}，根据用户将生鲜放入智能冰箱的日期集合F＝{f₁、f₂...f_m}和数据库中所保存的不同种类生鲜的日期进行筛选已过期的生鲜，设定现在的日期时间为w,当f_i+J_i>w_i时，表示生鲜的保质日期并未过期，当f_i+J_i>w或者w+f_k>q_k时，表示生鲜的保质日期已经过期，垃圾桶的伸缩端可根据过期生鲜的所在层将生鲜扫入垃圾桶内,其中，f_i、f_k为用户将某种生鲜放入智能冰箱不同日期，J_i是某种生鲜无保质日期时数据库所调取的日期，q_k表示某种生鲜已有的保质日期。

所述地面清扫程度单元所检测到的扫地机器人一天内对地面清扫的时间次数为S＝{s₁,s₂,s₃...s_m}，每天扫地机器人所堆积垃圾的堆积度的集合为L＝{l₁,l₂...l_m}，设定l_i＝ks_i+b,当扫地机器人所堆积垃圾的堆积度L_m>L_k时，扫地机器人将信号发送给控制端，控制端将信号发送给垃圾桶的输入端，表示垃圾桶此时将扫地机器人内部的垃圾进行自动清扫，当扫地机器人所堆积垃圾的堆积度l_m<l_k时，扫地机器人内部的垃圾还可继续堆积，其中，L_m、L_k、l_i表示扫地机器人每天不同时刻所堆积垃圾的堆积度，s_i表示一天内扫地机器人所清扫垃圾的次数。

该***包括如下步骤：

C1：使用用户手势鉴别模块，根据用户所划动的手势启动垃圾桶，并在垃圾桶到达用户所在位置时，用户开启第二手势动作，根据用户第二手势动作范围内的所在垃圾，垃圾桶进行自动清扫，从而节省用户扔垃圾的时间和寻找垃圾桶的时间；

C2：使用垃圾自动回收模块，根据用户第二手势动作范围内的物品进行分拣，判断出范围内物品的种类是否皆为垃圾，根据原物品的重量、形状进行判断物品的重量是否发生变化，当原有物品的重量和现有物品的重量相比，现有物品的重量发生较大变化时，判定现有物品为垃圾，当原有物品的重量和现有物品的重量相比，现有物品的重量并未发生变化时，对物品的褶皱程度和物品的表面积判断与原有物品的差别，当物品表面的褶皱程度或者物品的表面积小于预设值时，垃圾桶对物品进行自动清扫；

C3：使用家电控制端模块，通过垃圾桶控制智能冰箱和扫地机器人，根据用户将生鲜放在智能冰箱上的时间和生鲜上含有的保质日期，垃圾桶对不同种类的生鲜进行清扫，根据扫地机器人每天清扫的次数和扫地机器人内部垃圾的堆积程度，垃圾桶进行适时清扫。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1、使用用户手势鉴别模块，能够根据用户的第一手势动作开启垃圾桶，使得垃圾桶能够根据用户的所在位置分配不同种类的垃圾桶，从而实现对垃圾的智能分类，不用人自主对垃圾进行分类，节省了用户的时间，当垃圾桶行至用户位置时，在预设时间内用户进行第二手势，从而实现对用户第二手势所框选的垃圾进行清扫，实现垃圾桶自动清扫垃圾过程，解放了人类的双手；

2、使用垃圾自动回收模块，根据用户第二手势所框选的物品情况进行分类，判断是否为垃圾，根据原物品的重量和现有物品的重量进行比较，判断重量是否会发生变化，当物品重量发生较大变化时，垃圾桶对重量发生变化的物品进行清扫，当物品的重量与原重量并未发生较大变化时，进一步的核对物品表面的褶皱度和物品的表面积大小，判断物品的褶皱度和表面积与原物品相比，是否产生较大变化，由此垃圾桶能够辨别出物品是否为垃圾，从而使得垃圾桶在对物品进行清扫时，不会将非垃圾的物品扫入垃圾桶内，从而能够节省用户的时间；

3、使用家电控制端模块，垃圾桶的输出端与控制端相连，同时与智能冰箱、扫地机器人的输入端相连接，实现有垃圾桶控制智能家电，不会产生对家电管理工作量过大的问题，节省了管理空间，通过用户将生鲜放入智能冰箱的时间，能够判断出智能冰箱里的生鲜是否过期，垃圾桶能够自动将过期的生鲜进行清扫，通过扫地机器人每天打扫的次数和时间，判断扫地机器人内部所积攒垃圾的堆积度，当堆积度超过预设范围时，垃圾桶实现对扫地机器人的生鲜进行自动清扫，使得扫地机器人能够清扫干净。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一种基于人工智能的家居环境控制管理***的模块组成示意图；

图2是本发明一种基于人工智能的家居环境控制管理***的步骤示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图2，本发明提供技术方案：

一种基于人工智能的家居环境控制管理***，该***包括用户手势鉴别模块、垃圾自动回收模块和家电控制端模块，所述用户手势鉴别模块用于根据用户的手势指令启动垃圾桶，并根据用户所指定范围进行自动清扫所指范围内的垃圾，使得用户无需动手垃圾桶能够自动清扫，节省用户的负担，所述垃圾自动回收模块用于用户在所指定范围的垃圾进行分拣，判断是否有非垃圾存在于垃圾堆中，以防非垃圾物品被扫入至垃圾桶内，用户找不到相应的物品，所述家电控制端模块用于使用垃圾桶与智能冰箱、扫地机器人联动控制，使得家电控制更加方便，更加节省用户时间。

所述用户手势鉴别模块包括控制端、接收端、用户行为检测单元和GPRS定位单元，所述控制端用于将指定信号发送至垃圾桶的输入端，要求垃圾桶完成相应动作，所述接收端的输入端与垃圾桶的输出端相连接，垃圾桶根据控制端信号作出指定任务，所述用户行为检测单元用于对用户的第一手势进行检测，根据用户的第一手势动作能启动垃圾桶运行，从而能节省用户扔掷垃圾的时间，用户不再寻找垃圾桶，所述GPRS定位单元用于根据用户所在位置就近分配不同种类的垃圾桶，当垃圾桶到达用户所指定位置时，用户发出第二手势动作，垃圾桶根据第二手势动作进行清扫指定垃圾，从而能够减少用户自己扔掷垃圾的时间，使得用户的生活能够更加方便便捷；

所述垃圾桶可分为厨余垃圾和其它垃圾，将每次所投递的垃圾种类进行记录，当垃圾桶内所放厨余垃圾的件数超过其它垃圾时，将此垃圾桶自动设定为厨余垃圾桶，反之亦然；当其中离用户就近垃圾桶a内的垃圾超过预设线位时，空余垃圾桶b接收到第二指令信号代替离用户就近垃圾桶a进行操作，直至就近垃圾桶a内的垃圾袋被倒掉以及空余垃圾桶b内的垃圾已满，方可启动就近垃圾桶a，此时就近垃圾桶a移动至大门位置，空余垃圾桶B占用就近垃圾桶a的位置，以便于用户能够及时清理垃圾桶内的垃圾袋。

所述垃圾桶一侧安装有可上下移动的升降竖杆，所述垃圾桶表面一侧安装有可伸缩的伸缩杆，所述伸缩杆一侧与垃圾桶表面进行铰接，通过铰接能够实现伸缩杆进行弧度旋转，从而能够将垃圾按照弧度扫入垃圾桶内，所述伸缩杆的另外一侧安装有微摄像端口和扫描端口，所述微摄像端口和扫描端口的上方安装有可自动移动的板块，所述板块的面积大小与微摄像端口与扫描端口所形成的面积大小相等，所述板块上表面安装有启停按钮，所述启停按钮的输出端与微摄像端口和扫描端口的输入端相连接，从而在使用微摄像端口、扫描端口时，按下启停按钮能够开启微摄像端口和扫描端口对物品、生鲜进行扫描，方便用户了解生鲜、物品的相关信息。

在二维平面模型中，设定用户手势所指定平台中心位置为L(x,y),平台的高度为G，所述升降竖杆根据平台的高度自动调节高度B，使得升降装置的高度B能够与平台的高度G匹配相等，根据用户手势所指范围的半径r进行调节伸缩杆的长度R，对用户手势所指范围外的物品摆放情况进行检测，当检测到伸缩杆长度R旋转后所框选的面积S＝πR²与用户手势所划定半径的面积为S₁＝πr²之间的面积差S-S₁中并无其他物品种类时，伸缩杆的长度可在预设范围长度内进行放大，当检测到所确定的面积差S-S₁中有其他物品种类时，将伸缩杆的长度R缩小。

所述垃圾自动回收模块包括物品重量检测比较单元、物品褶皱程度确定单元、物品挑拣单元和垃圾回收单元，所述物品重量检测比较单元用于当用户将不同的物品放置在相应的平台上时，对放置在平台上不同种类物品的平均重量进行计算且使用微摄像端口对不同物品的形状进行拍照检测，并将物品所对应信息保存在控制端中，从而能够将与原重量相同的物品或者与原物品形状有差异挑选出来，防止非垃圾物品被置入垃圾桶内，所述物品褶皱程度确定单元用于当检测到物品的重量Z与物品原重量Z′的变化值Δ在预设范围内时，使用伸缩杆上的微摄像端口对物品表面进行拍照，并实时计算物品的表面积S和褶皱度Y，当物品的表面积S、褶皱度Y和原物品的表面积S′、褶皱度Y′不同时，垃圾桶将该物品进行回收，使得将平台上的所有垃圾进行回收，不遗漏任何垃圾，所述物品挑拣单元用于当检测到用户所指定区域中有与原物品重量相同且物品表面形状相同时，以便于垃圾桶能够自动将真正的垃圾回收至垃圾桶内，所述垃圾回收单元用于垃圾桶控制自身的升降竖杆，根据用户手势所指区域控制竖杆的长度和伸缩杆的半径，能够将垃圾扫入至垃圾桶内，防止平台上所指区域垃圾掉在垃圾桶外部，所述物品的褶皱程度和物品的表面积都是通过微摄像端口进行检测上传至伸缩端的控制端，并将控制端的信号发送于垃圾桶的输入端。

控制端接收到用户的第一手势控制垃圾桶运行，在二维平面模型中，垃圾桶原所在位置为W＝(x,y)，用户现所在位置为D＝(a,b)，垃圾桶的行驶速度为k，在垃圾桶到达指定位置后，用户随即划定第二手势动作，将物品放在指定平台上，对物品的重量进行实时检测，所述检测到原有物品重量的集合为H＝{h₁,h₂...h_m}，检测到物品现在的重量的集合为P＝{p₁,p₂...p_m}；

用户在T时刻划定第二手势动作；

其中，M是指垃圾桶与用户之间的距离；

当检测到h_k-p_k>Δ时，表示物品的重量发生了变化，垃圾桶对平台上重量发生变化的物品，使用伸缩杆对物品进行清扫；

当检测到|p_i-h_i|＜Δ时，表示物品的重量并未发生变化，核对现有物品的表面积S和褶皱程度Y，原物品的表面积为S′＝m′n′，褶皱程度Y′＝0，现有物品的表面积S＝mn,其中m为该物品每个面所突出点横坐标所在延长线的长度，n为该物品每个面所突出点纵坐标所在延长线的宽度，当现有物品中区块内褶皱线条的弯曲顶点至与该顶点所垂直的另外一条线条所占面积为W1＝ab，现有物品中区块内并未发生褶皱线条的顶点至与该顶点所垂直的另一条线条所占面积为W2＝cd，因此褶皱度的计算公式如下：

当褶皱度D-Y′大于预设范围时且面积差|S′-S|大于预设范围内时，垃圾桶对此类物品进行清扫，当褶皱度D-Y′小于预设范围且面积差|S′-S|小于预设范围时，垃圾桶不对此类物品进行清扫；

其中，h_k、h_i为原有物品的重量，p_k、p_i为现有物品的重量，m、n为现有物品的长宽，m′、n′为原有物品的长宽，D为褶皱度,a、b是物品发生褶皱后的对应长和宽，c、d是物品未发生褶皱所对应的长和宽，Δ是指原有物品与现有物品重量差的预设值；

其中，原有物品是指放置原放在平台上的物品，现有物品是指用户第二手势动作里包含的物品，现有物品与原有物品是同种类物品。

所述家电控制端模块包括食物保存感应单元、扫描终端控制单元、食物保质期曲线单元、垃圾桶清扫单元、地面清扫程度单元和垃圾桶更换提示单元，所述食物保存感应单元用于对每种食物使用相应的网络标签进行感应，使得垃圾桶能够了解每种食物的状态，所述扫描终端控制单元用于使用伸缩杆上的扫描端口对设有保质日期食物上的二维码进行扫描，并使用控制端将保质日期的时间进行保存，防止食物因保质日期到，用户没有时间对食物进行清扫，所述食物保质期曲线单元用于当检测到食物上没有保质日期时，根据用户摆放至冰箱的时间和数据库中对应生鲜的保质日期，判断是否要将食物自动扫入垃圾桶内，从而保证智能冰箱里的食物都能够保持新鲜，所述垃圾桶清扫单元用于将过期的生鲜使用垃圾桶的升降竖杆上的***头将生鲜照片发送信号至控制端，同时控制端将信号发送至垃圾桶的接收端，保证在经过用户同意后对过期生鲜进行清扫，所述地面清扫程度单元用于在固定时间内，扫地机器人内部垃圾的堆积度与扫地机器人扫地的次数和时间进行实时检测，当扫地机器人的垃圾堆积度超过预设值时将信号发送至控制端，并将信号发送至垃圾桶的接收端，使得垃圾桶在扫地机器人停止打扫时，能够对扫地机器人内部所收集的垃圾进行清理，所述垃圾桶更换提示单元用于垃圾桶自身检测到垃圾堆积的程度高于预设范围时，提示用户更换垃圾袋，当用户更换垃圾袋后，垃圾袋继续进行工作，从而提示用户对垃圾桶内的垃圾袋进行更换。

所述扫描终端控制单元所检测到生鲜的保质日期为Q＝{q₁、q₂、q₃...q_m},根据数据库所调取剩余生鲜种类无保质日期的时间集合为J＝{j₁、j₂...j_m}，根据用户将生鲜放入智能冰箱的日期集合F＝{f₁、f₂...f_m}和数据库中所保存的不同种类生鲜的日期进行筛选已过期的生鲜，设定现在的日期时间为w,当f_i+J_i>w_i时，表示生鲜的保质日期并未过期，当f_i+J_i>w或者w+f_k>q_k时，表示生鲜的保质日期已经过期，垃圾桶的伸缩端可根据过期生鲜的所在层将生鲜扫入垃圾桶内,其中，f_i、f_k为用户将某种生鲜放入智能冰箱不同日期，J_i是某种生鲜无保质日期时数据库所调取的日期，q_k表示某种生鲜已有的保质日期。

所述地面清扫程度单元所检测到的扫地机器人一天内对地面清扫的时间次数为S＝{s₁,s₂,s₃...s_m}，每天扫地机器人所堆积垃圾的堆积度的集合为L＝{l₁,l₂...l_m}，设定l_i＝ks_i+b,当扫地机器人所堆积垃圾的堆积度L_m>L_k时，扫地机器人将信号发送给控制端，控制端将信号发送给垃圾桶的输入端，表示垃圾桶此时将扫地机器人内部的垃圾进行自动清扫，当扫地机器人所堆积垃圾的堆积度l_m<l_k时，扫地机器人内部的垃圾还可继续堆积，其中，L_m、L_k、l_i表示扫地机器人每天不同时刻所堆积垃圾的堆积度，s_i表示一天内扫地机器人所清扫垃圾的次数。

该***包括如下步骤：

C1：使用用户手势鉴别模块，根据用户所划动的手势启动垃圾桶，并在垃圾桶到达用户所在位置时，用户开启第二手势动作，根据用户第二手势动作范围内的所在垃圾，垃圾桶进行自动清扫，从而节省用户扔垃圾的时间和寻找垃圾桶的时间；

C2：使用垃圾自动回收模块，根据用户第二手势动作范围内的物品进行分拣，判断出范围内物品的种类是否皆为垃圾，根据原物品的重量、形状进行判断物品的重量是否发生变化，当原有物品的重量和现有物品的重量相比，现有物品的重量发生较大变化时，判定现有物品为垃圾，当原有物品的重量和现有物品的重量相比，现有物品的重量并未发生变化时，对物品的褶皱程度和物品的表面积判断与原有物品的差别，当物品表面的褶皱程度或者物品的表面积小于预设值时，垃圾桶对物品进行自动清扫；

C3：使用家电控制端模块，通过垃圾桶控制智能冰箱和扫地机器人，根据用户将生鲜放在智能冰箱上的时间和生鲜上含有的保质日期，垃圾桶对不同种类的生鲜进行清扫，根据扫地机器人每天清扫的次数和扫地机器人内部垃圾的堆积程度，垃圾桶进行适时清扫。实施例1：在二维平面模型中，垃圾桶原所在位置为W＝(x,y)＝(100,150)，用户现所在位置为D＝(500,850)，垃圾桶的行驶速度为k＝4.5mm/s，在垃圾桶到达指定位置后，用户随即划定第二手势动作，将物品放在指定平台上，对物品的重量进行实时检测，所述检测到原有物品重量的集合为H＝{h₁,h₂...h_m}＝{50g,150g,2g}，检测到物品现在重量的集合为P＝{p₁,p₂...p_m}＝{20g,148g,2g}；

用户在T＝179s内划定第二手势动作，以便于垃圾桶能够了解清扫的范围，当用户并没有在179s内进行第二手势动作时，垃圾桶会回到原来的位置等待用户重新发送指令。

其中，M是指垃圾桶与用户之间的距离。

计算到：1.50-20＝30；

2.150-148＝2；

3.2-2＝0；

1直接进行使用伸缩杆对物品进行清扫，2和3进行核对物品表面的褶皱度和表面积；

因此，原物品2中的表面积为S′＝m′n′＝6*5＝30，褶皱程度Y′＝0，现有物品2的表面积S＝mn＝3*5＝15,其中m为该物品每个面所突出点横坐标所在延长线的长度，n为该物品每个面所突出点纵坐标所在延长线的宽度，m′、n′为原有物品的长宽；

原物品3中的表面积为S′＝m′n′＝2*8＝16，褶皱程度Y′＝0，现有物品3的表面积S＝mn＝3*5＝15,其中m为该物品每个面所突出点横坐标所在延长线的长度，n为该物品每个面所突出点纵坐标所在延长线的宽度，m′、n′为原有物品的长宽；

由此可以判别出物品2进行回收，物品2的表面积发生了大幅度的变化，因此，对物品3表面的褶皱度进行计算；

当现有物品中区块内褶皱线条的弯曲顶点至与该顶点所垂直的另外一条线条所占面积为W1＝ab＝2.5，现有物品中区块内并未发生褶皱线条的顶点至与该顶点所垂直的另一条线条所占面积为W2＝cd＝10.5，因此褶皱度的计算公式如下：

当褶皱度D-Y′＝0.19-0＝0.19<0.20时，垃圾桶不对该此类物品进行清扫；

其中，h_k、h_i为原有物品的重量，p_k、p_i为现有物品的重量，m、n为现有物品的长宽，m′、n′为原有物品的长宽，D为褶皱度,a,b是物品发生褶皱后的对应长和宽，c,d是物品未发生褶皱所对应的长和宽。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于人工智能的家居环境控制管理***，其特征在于：该***包括用户手势鉴别模块、垃圾自动回收模块和家电控制端模块，所述用户手势鉴别模块用于根据用户的手势指令启动垃圾桶，并根据用户所指定范围进行自动清扫所指范围内的垃圾，所述垃圾自动回收模块用于用户在所指定范围的垃圾进行分拣，判断是否有非垃圾存在于垃圾堆中，所述家电控制端模块用于使用垃圾桶与智能冰箱、扫地机器人联动控制，所述用户手势鉴别模块的输出端与垃圾自动回收模块、家电控制端模块相连接；

所述用户手势鉴别模块包括控制端、接收端、用户行为检测单元和GPRS定位单元，所述控制端用于将指定信号发送至垃圾桶的接收端，要求垃圾桶完成相应动作，所述控制端与垃圾桶的接收端相连接；垃圾桶根据控制端信号作出指定任务，所述用户行为检测单元用于对用户的第一手势进行检测，根据用户的第一手势动作启动垃圾桶运行，所述GPRS定位单元用于根据用户所在位置就近分配不同种类的垃圾桶，当垃圾桶到达用户所指定位置时，用户发出第二手势动作，垃圾桶根据第二手势动作进行清扫指定垃圾；

所述垃圾桶一侧安装有可上下移动的升降竖杆，所述垃圾桶表面一侧安装有可伸缩的伸缩杆，所述伸缩杆一侧与垃圾桶表面进行铰接，所述伸缩杆的另外一侧安装有微摄像端口和扫描端口，所述微摄像端口和扫描端口的上方安装有可自动移动的板块，所述板块的面积大小与微摄像端口与扫描端口所形成的面积大小相等，所述板块上表面安装有启停按钮，所述启停按钮的输出端与微摄像端口和扫描端口的输入端相连接，根据所述第二手势所指范围控制升降竖杆的长度和伸缩杆的半径，能够将垃圾扫入至垃圾桶内，具体为：

在二维平面模型中，所述第二手势所指定平台中心位置为L(x,y),平台的高度为G，所述升降竖杆根据平台的高度自动调节高度B，使得升降竖杆的高度B能够与平台的高度G匹配相等，根据用户手势所指范围的半径r进行调节伸缩杆的长度R，对用户手势所指范围外的物品摆放情况进行检测，当检测到伸缩杆长度R旋转后所框选的面积S＝πR²与用户手势所划定半径的面积为S₁＝πr²之间的面积差S-S₁中并无其他物品种类时，伸缩杆的长度可在预设范围长度内进行放大，当检测到所确定的面积差S-S₁中有其他物品种类时，将伸缩杆的长度R缩小。

2.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的家居环境控制管理***，其特征在于：所述垃圾自动回收模块包括物品重量检测比较单元、物品褶皱程度确定单元、物品挑拣单元和垃圾回收单元，所述物品重量检测比较单元用于当用户将不同的物品放置在相应的平台上时，对放置在平台上不同种类物品的平均重量进行计算且使用微摄像端口对不同物品的形状进行拍照检测，并将物品所对应信息保存在控制端中，所述物品褶皱程度确定单元用于当检测到物品的重量Z与物品原重量Z′的变化值Δ在预设范围内时，使用伸缩杆上的微摄像端口对物品表面进行拍照，并实时计算物品的表面积S和褶皱度Y，当物品的表面积S、褶皱度Y和原物品的表面积S′、褶皱度Y′不同时，垃圾桶将该物品进行回收，所述物品挑拣单元用于当检测到用户所指定区域中有与原物品重量相同且物品表面形状相同时，所述垃圾回收单元用于垃圾桶控制自身的升降竖杆。

3.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的家居环境控制管理***，其特征在于：控制端接收到用户的第一手势控制垃圾桶运行，在二维平面模型中，垃圾桶原所在位置为W＝(x,y)，用户现所在位置为D＝(a,b)，垃圾桶的行驶速度为k，在垃圾桶到达指定位置后，用户随即划定第二手势动作，将物品放在指定平台上，对物品的重量进行实时检测，所述检测到原有物品重量的集合为H＝{h₁,h₂...h_m}，检测到物品现在重量的集合为P＝{p₁,p₂...p_m}；

用户在T时刻划定第二手势动作；

其中，M是指垃圾桶与用户之间的距离；

当检测到h_k-p_k>Δ时，表示物品的重量发生了变化，垃圾桶对平台上重量发生变化的物品，使用伸缩杆对物品进行清扫；

当检测到p_i-h_i＜Δ时，表示物品的重量并未发生变化，核对现有物品的表面积S和褶皱程度Y，原物品的表面积为S′＝m′n′，褶皱程度Y′＝0，现有物品的表面积S＝mn,其中m为该物品每个面所突出点横坐标所在延长线的长度，n为该物品每个面所突出点纵坐标所在延长线的宽度，当现有物品中区块内褶皱线条的弯曲顶点至与该顶点所垂直的另外一条线条所占面积为W1＝ab，现有物品中区块内并未发生褶皱线条的顶点至与该顶点所垂直的另一条线条所占面积为W2＝cd，因此褶皱度的计算公式如下：

当褶皱度D-Y′大于预设范围时且面积差|S′-S|大于预设范围内时，垃圾桶对此类物品进行清扫，当褶皱度D-Y′小于预设范围且面积差|S′-S|小于预设范围时，垃圾桶不对此类物品进行清扫；

其中，h_k、h_i为原有物品的重量，p_k、p_i为现有物品的重量，m、n为现有物品的长宽，m′、n′为原有物品的长宽，D为褶皱度,a、b是物品发生褶皱后的对应长和宽，c、d是物品未发生褶皱所对应的长和宽，Δ是指原有物品与现有物品重量差的预设值。

4.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的家居环境控制管理***，其特征在于：所述家电控制端模块包括食物保存感应单元、扫描终端控制单元、食物保质期曲线单元、垃圾桶清扫单元、地面清扫程度单元和垃圾桶更换提示单元，所述食物保存感应单元用于对每种食物使用相应的网络标签进行感应，所述扫描终端控制单元用于使用伸缩杆上的扫描端口对设有保质日期食物上的二维码进行扫描，并使用控制端将保质日期的时间进行保存，所述食物保质期曲线单元用于当检测到食物上没有保质日期时，根据用户摆放至冰箱的时间和数据库中对应生鲜的保质日期，判断是否要将食物自动扫入垃圾桶内，所述垃圾桶清扫单元用于将过期的生鲜使用垃圾桶的伸缩杆上的***头将生鲜照片发送信号至控制端，同时控制端将信号发送至垃圾桶的接收端，保证在经过用户同意后对过期生鲜进行清扫，所述地面清扫程度单元用于在固定时间内，扫地机器人内部垃圾的堆积度与扫地机器人扫地的次数和时间进行实时检测，当扫地机器人的垃圾堆积度超过预设值时将信号发送至控制端，并将信号发送至垃圾桶的接收端，所述垃圾桶更换提示单元用于垃圾桶自身检测到垃圾堆积的程度高于预设范围时，提示用户更换垃圾袋。

5.根据权利要求4所述的一种基于人工智能的家居环境控制管理***，其特征在于：所述扫描终端控制单元所检测到生鲜的保质日期为Q＝{q₁、q₂、q₃...q_m},根据数据库所调取剩余生鲜种类无保质日期的时间集合为J＝{j₁、j₂...j_m}，根据用户将生鲜放入智能冰箱的日期集合F＝{f₁、f₂...f_m}和数据库中所保存的不同种类生鲜的日期进行筛选已过期的生鲜，设定现在的日期时间为w,当f_i+J_i>w_i时，表示生鲜的保质日期并未过期，当f_i+J_i>w或者w+f_k>q_k时，表示生鲜的保质日期已经过期，垃圾桶的伸缩端可根据过期生鲜的所在层将生鲜扫入垃圾桶内,其中，f_i、f_k为用户将某种生鲜放入智能冰箱不同日期，J_i是某种生鲜无保质日期时数据库所调取的日期，q_k表示某种生鲜已有的保质日期。

6.根据权利要求4所述的一种基于人工智能的家居环境控制管理***，其特征在于：所述地面清扫程度单元所检测到的扫地机器人一天内对地面清扫的时间次数为S＝{s₁,s₂,s₃...s_m}，每天扫地机器人所堆积垃圾的堆积度的集合为L＝{l₁,l₂...l_m}，设定l_i＝ks_i+b,当扫地机器人所堆积垃圾的堆积度L_m>L_k时，扫地机器人将信号发送给控制端，控制端将信号发送给垃圾桶的输入端，表示垃圾桶此时将扫地机器人内部的垃圾进行自动清扫，当扫地机器人所堆积垃圾的堆积度l_m<l_k时，扫地机器人内部的垃圾还可继续堆积，其中，L_m、L_k、l_i表示扫地机器人每天不同时刻所堆积垃圾的堆积度，s_i表示一天内扫地机器人所清扫垃圾的次数。

7.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的家居环境控制管理***，其特征在于：该***包括如下步骤：

C1：使用用户手势鉴别模块，根据用户所划动的手势启动垃圾桶，并在垃圾桶到达用户所在位置时，用户开启第二手势动作，根据用户第二手势动作范围内的所在垃圾，垃圾桶进行自动清扫；

C2：使用垃圾自动回收模块，根据用户第二手势动作范围内的物品进行分拣，判断出范围内物品的种类是否皆为垃圾，根据原物品的重量、形状进行判断物品的重量是否发生变化，当原有物品的重量和现有物品的重量相比，现有物品的重量发生较大变化时，判定现有物品为垃圾，当原有物品的重量和现有物品的重量相比，现有物品的重量并未发生变化时，对物品的褶皱程度和物品的表面积判断与原有物品的差别，当物品表面的褶皱程度或者物品的表面积小于预设值时，垃圾桶对物品进行自动清扫；

C3：使用家电控制端模块，通过垃圾桶控制智能冰箱和扫地机器人，根据用户将生鲜放在智能冰箱上的时间和生鲜上含有的保质日期，垃圾桶对不同种类的生鲜进行清扫，根据扫地机器人每天清扫的次数和扫地机器人内部垃圾的堆积程度，垃圾桶进行适时清扫。

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