CN210593595U - 一种基于语音垃圾分类的智能垃圾桶 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于语音垃圾分类的智能垃圾桶，涉及日用品相关领域，为解决现有垃圾桶不能自主实现垃圾分类，不能语音识别开关的问题。所述主控板包括AI芯片、语音识别和播报模块、语义理解模块和设备控制模块，所述垃圾桶包括驱动电机、重力传感器、垃圾袋传感器、麦克风、超声波传感器、定时器、电源、播音扬声器和播音扬声口；AI芯片：与语音识别和播报模块双向连接，AI芯片与语义理解模块双向连接；语音识别和播报模块：输入端与麦克风的输出端连接，输出端与语义理解模块的输入端连接，输入端与设备控制模块的输出端连接；语义理解模块：输出端与设备控制模块的输入端连接。

Description

一种基于语音垃圾分类的智能垃圾桶

技术领域

本实用新型涉及日用品相关领域，具体为一种基于语音垃圾分类的智能垃圾桶。

背景技术

目前各个地方开始推动垃圾分类政策，但需要分类的垃圾种类太多，市民对于很多垃圾不知道该如何分类，政府需要投入大量的人力来做宣传和引导，告诉市民各个垃圾的不同分类，但由于人口基数大，垃圾种类又多，还是有不少分类错误导致罚款的情况。

目前市面上的垃圾桶不能自主实现垃圾分类，用户必须自己借助第三方工具辨别垃圾属于哪种分类再打开对应的垃圾桶，不够智能；没有语音识别的功能，多数都是通过感应式开关或者手动开关来实现开启和关闭垃圾桶箱盖，易用性受限；因此市场急需研制一种基于语音垃圾分类的智能垃圾桶来帮助人们解决现有的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于语音垃圾分类的智能垃圾桶，以解决上述背景技术中提出的垃圾桶不能自主实现垃圾分类，不能语音识别开关的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于语音垃圾分类的智能垃圾桶，包括主控板和垃圾桶，所述主控板包括AI芯片、语音识别和播报模块、语义理解模块和设备控制模块，所述垃圾桶包括驱动电机、重力传感器、垃圾袋传感器、麦克风、超声波传感器、定时器、电源、播音扬声器和播音扬声口；

其中，AI芯片：与语音识别和播报模块双向连接，AI芯片与语义理解模块双向连接；

语音识别和播报模块：输入端与麦克风的输出端连接，输出端与语义理解模块的输入端连接，输入端与设备控制模块的输出端连接，输出端与播音扬声器的输入端连接；

语义理解模块：输出端与设备控制模块的输入端连接；

设备控制模块：输出端与驱动电机的输入端连接，输入端与重力传感器和超声波传感器的输出端连接，与定时器双向连接；

播音扬声口：输入端与播音扬声器的输出端连接。

优选的，所述垃圾桶包括分类桶体，且分类桶体设置有四个，所述分类桶体上端的一侧安装有桶盖，所述分类桶体一侧的下端安装有脚踏，所述分类桶体的内部设置有置放腔。

优选的，所述分类桶体内部的下端设置有驱动杆，且驱动杆与脚踏一体成型，所述驱动杆下端的中间设置有短杆，且短杆与驱动杆通过转轴连接，所述短杆的下端设置有连接杆，所述连接杆的一侧设置有固定杆，且连接杆与固定杆和短杆均固定连接，所述固定杆的一侧设置有顶升杆，所述固定杆和顶升杆的上端安装有桶盖，且桶盖与固定杆和顶升杆通过转轴连接，所述顶升杆下端的另一侧设置有从动杆，所述从动杆一侧的上端设置有旋转杆，且从动杆与旋转杆和顶升杆均通过转轴连接，所述旋转杆的后端安装有驱动电机，且驱动电机通过联轴器安装有转轴，转轴与旋转杆固定连接。

优选的，所述分类桶体内部的一侧设置有内桶，所述分类桶体内部的另一侧安装有主控板，所述驱动电机与分类桶体通过安装座连接。

优选的，所述垃圾桶上端面的后端安装有麦克风，所述分类桶体两侧的上端面设置有播音扬声口，所述分类桶体前端从左至右依次设置有免垃圾袋按钮、满量提示灯和电动开关。

优选的，所述内桶上端的两侧设置有挂耳，两个所述挂耳之间设置有提手，且提手与挂耳通过转轴连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、该实用新型中，安装有AI芯片，用户通过指定的唤醒词唤醒设备，然后说出垃圾的名称，AI芯片内存储有垃圾的分类信息，如果语音识别正确，会将该垃圾所属分类的桶盖自动打开，实现语音识别并能分辨垃圾种类自主分类的功能；

2、该实用新型通过语音识别和播报模块和语义理解模块的设置，识别用户的声音，将用户的声音指令转换成需要执行的动作，并通过设备控制模块自动打开桶盖，实现语音打开垃圾桶的功能，在原有脚踏打开和按钮自动打开的基础上增加有语音打开的功能，使用更加便利；

3、该实用新型通过超声传感器的设置，桶盖与垃圾的距离，进而判断是否垃圾是否满量，如果检测到垃圾满量，则会通知设备控制模块，设备控制模块则会通知对应桶盖上的提示灯亮起，提示用户需要倒垃圾，如果垃圾桶提示后已经倾倒，超声传感器通知设备控制模块，设备控制模块，传递关闭指示灯的信号；每个桶盖都有单独的指示灯，具有识别垃圾桶内垃圾余量的功能。

附图说明

图1为本实用新型的一种基于语音垃圾分类的智能垃圾桶的工作原理图；

图2为本实用新型的一种基于语音垃圾分类的智能垃圾桶的主视图；

图3为本实用新型的分类桶体的内部结构图；

图4为本实用新型的内桶的结构示意图；

图5为本实用新型的一种基于语音垃圾分类的智能垃圾桶的工作流程图。

图中：1、主控板；2、垃圾桶；3、AI芯片；4、语音识别和播报模块；5、语义理解模块；6、设备控制模块；7、驱动电机；8、重力传感器；9、垃圾袋传感器；10、麦克风；11、超声波传感器；12、定时器；13、电源；14、播音扬声器；15、播音扬声口；16、桶盖；17、免垃圾袋按钮；18、满量提示灯；19、电动开关；20、脚踏；21、置放腔；22、分类桶体；23、内桶；24、顶升杆；25、固定杆；26、安装座；27、旋转杆；28、从动杆；29、连接杆；30、短杆；31、驱动杆；32、挂耳；33、提手。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1-5，本实用新型提供的一种实施例：一种基于语音垃圾分类的智能垃圾桶，包括主控板1和垃圾桶2，主控板1包括AI芯片3、语音识别和播报模块4、语义理解模块5和设备控制模块6，垃圾桶2包括驱动电机7、重力传感器8、垃圾袋传感器9、麦克风10、超声波传感器11、定时器12、电源13、播音扬声器14和播音扬声口15；

其中，AI芯片3：与语音识别和播报模块4双向连接，AI芯片3与语义理解模块5双向连接，用于语音识别和播报模块4语音识别过程中的噪声处理和业务逻辑计算；

在家庭环境里，经常可能产生各类噪声(比如家人的交谈声、电视声、电风扇的声音)，可能会影响到智能垃圾桶的唤醒功能，AI芯片3会通过算法将噪声进行处理，保证可以正常识别用户的唤醒；

AI芯片3还要配合超声波传感器11判断垃圾桶内的垃圾余量是否达到阈值；

语音识别和播报模块4：输入端与麦克风10的输出端连接，输出端与语义理解模块5的输入端连接，输入端与设备控制模块6的输出端连接，输出端与播音扬声器14的输入端连接，将麦克风10收录的语音内容转成文字以及将文字转为语音进行播报；

语音识别技术以语音信号处理为研究对象,让机器来理解人类的自然语言,从而使该技术成为人机交互的接口；

语音唤醒功能的主要目的是让用户在需要使用智能垃圾桶的时候应答用户，一旦用户在设备待机的情况说出指定的唤醒词，设备就会提示用户开始说话并进入语音识别监听状态；

由于本实用新型是采购第三方AI识别算法，所以，在此不就语音识别原理等内容展开讨论；

用户唤醒设备以后，设备进入语音识别监听状态，并开始监听用户说话；如果用户说的内容是垃圾名称，则会识别正确并转入到语义理解模块5；

TTS模块(它是同时运用语言学和心理学的杰出之作，在内置芯片的支持之下，通过神经网络的设计，把文字智能地转化为自然语音流。在其特有智能语音控制器作用下，文本输出的语音音律流畅，使得听者在听取信息时感觉自然，毫无机器语音输出的冷漠与生涩感。TTS语音合成技术中所有声音采用真人普通话为标准发音，实现了120-150个汉字/分钟的快速语音合成，朗读速度达3-4个汉字/秒，使用户可以听到清晰悦耳的音质和连贯流畅的语调。现在有少部分MP3随身听具有了TTS功能，是语音合成应用的一种，储存于电脑中的文件，如帮助文件或者网页，转换成自然语音输出。TTS不仅能帮助有视觉障碍的人阅读计算机上的信息，更能增加文本文档的可读性。)的主要负责在需要回答问题的时候，将文字的内容转成语音，以便播音扬声器14播放；比如，用户问：香蕉皮是什么垃圾？语义理解模块5和设备控制模块6处理完成以后知道这是厨余垃圾，然后***调用TTS模块合成一段语音并播报给用户；

语义理解模块5：输出端与设备控制模块6的输入端连接，用于将语音识别和播报模块4识别的用户声音指令转换成需要执行的动作；

该模块主要运用AI算法将文字转换成计算机可以识别的内容，然后递交给垃圾分类引擎来判断属于哪类垃圾；

对于分类正确的垃圾，则直接发送打开对应垃圾桶盖16的指令给设备控制模块6；

从目前各个城市颁布的垃圾分类标准来看，每个城市的标准不完全一致，这个模块主要是针对不同城市的垃圾分类标准单独开发，在不同城市使用的时候，这个模块可以根据具体的城市不同进行替换；这个模块将会影响垃圾分类和TTS播报模块的结果；

设备控制模块6：输出端与驱动电机7的输入端连接，输入端与重力传感器8和超声波传感器11的输出端连接，与定时器12双向连接，用于将语义理解模块5自然语言处理(是使用自然语言同计算机进行通讯的技术,因为处理自然语言的关键是要让计算机“理解”自然语言,所以自然语言处理又叫做自然语言理解，也称为计算语言学)过后的数字指令转换成控制信号并传送到垃圾桶2的相关工作构件；

将语音识别和播报模块4和语义理解模块5处理后的结果变成控制信号，再通过继电器模块转变成电子信号并传递给驱动电机7，确保桶盖16可以正确打开和关闭；

垃圾量提醒的主要功能是根据垃圾桶盖16上的超声波传感器11计算垃圾是否达到可需要倾倒的指标，如果已经达到指标，则传递信号给垃圾桶盖16上的满量提示灯18，并确保满量提示灯18可以正常工作；如果垃圾桶2已经倾倒，该模块则需要传递关闭满量提示灯18的信号；每个桶盖16都有单独的满量提示灯18；

驱动电机7：用于实现垃圾桶2的自动开启；

重力传感器8：用于检测是否有垃圾丢入，安装于内桶23的下端，检测桶盖16打开时内桶23是否有垃圾投入；

垃圾袋传感器9：用于检测是否有垃圾袋套入；

麦克风10：用于接收用户的语音输入；

超声波传感器11：用于检测垃圾桶顶部与垃圾的距离，是将超声波信号转换成其他能量信号(通常是电信号)的传感器；

超声波是振动频率高于20kHz的机械波，具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点；

定时器12：用于计时语音识别和播报模块4的非识别时间；

电源13：为220V市电，包括电源适配器和变压器；

播音扬声器14：用于播报垃圾分类的结果提示信息以及用户操作命令的反馈；

播音扬声口15：输入端与播音扬声器14的输出端连接。

进一步，垃圾桶2包括分类桶体22，且分类桶体22设置有四个，分类桶体22上端的一侧安装有桶盖16，桶盖16中间与挂耳32位置设置有保护垫块，中间位置则安装有超声波传感器11，用于检测垃圾桶顶部与垃圾的距离，分类桶体22一侧的下端安装有脚踏20，为物理开关，方便用户不方便语音的时候打开垃圾桶盖16，也不局限于脚踏20的方式，也可以为手动的形式打开，分类桶体22的内部设置有置放腔21。

进一步，分类桶体22内部的下端设置有驱动杆31，且驱动杆31与脚踏20一体成型，驱动杆31下端的中间设置有短杆30，且短杆30与驱动杆31通过转轴连接，短杆30的下端设置有连接杆29，连接杆29的一侧设置有固定杆25，且连接杆29与固定杆25和短杆30均固定连接，固定杆25的一侧设置有顶升杆24，和固定杆25和顶升杆24的上端安装有桶盖16，且桶盖16与固定杆25和顶升杆24通过转轴连接，顶升杆24下端的另一侧设置有从动杆28，从动杆28一侧的上端设置有旋转杆27，且从动杆28与旋转杆27和顶升杆24均通过转轴连接，旋转杆27的后端安装有驱动电机7，且驱动电机7通过联轴器安装有转轴，转轴与旋转杆27固定连接。

进一步，分类桶体22内部的一侧设置有内桶23，分类桶体22内部的另一侧安装有主控板1，驱动电机7与分类桶体22通过安装座26连接。

进一步，垃圾桶2上端面的后端安装有麦克风10，分类桶体22两侧的上端面设置有播音扬声口15，分类桶体22前端从左至右依次设置有免垃圾袋按钮17、满量提示灯18和电动开关19。

进一步，内桶23上端的两侧设置有挂耳32，两个挂耳32之间设置有提手33，且提手33与挂耳32通过转轴连接。

工作原理：给设备接上电源13，开机成功，垃圾袋传感器9检测内桶23内是否有垃圾袋，如果无垃圾袋，则通过播音扬声器14提醒用户；设备支持无垃圾袋模式，需要用户按下不同分类桶体22上的免垃圾袋按钮17激活；开机后，设备通过语音识别和播报模块4保持语音唤醒监听状态，一旦用户通过麦克风10使用特定语音词唤醒，设备则切换为语音识别监听状态；语音识别和播报模块4如果监听到用户输入的语音信号，则会将语音转成文字并将文字传递给语义理解模块5，默认语音识别状态持续10秒，10秒内无语音输入则退出语音识别监听状态；语义理解模块5识别垃圾种类或者各类设备操作指令，并将文字转换为设备控制模块6能够处理的数字信号并传递给设备控制模块6；设备控制模块6收到信号以后，将根据信号的种类对四个分类桶体22的驱动电机7发出具体的操作指令，驱动电机7动作，通过转轴使旋转杆27转动，旋转杆27通过转轴连接从动杆28，从动杆28另一端会向上顶升，使顶升杆24向上，在固定杆25和桶盖16转轴的牵引作用下，顶升杆24的顶升带动桶盖16开启；桶盖16打开以后，设备控制模块6控制定时器12启动一个倒计时，如果设备控制模块6在指定时间内收到重重力传感器8传入有垃圾丢入的信号，则发出继续保持桶盖16打开的指令，反之，在定时器12倒计时结束后，给设备控制模块6一个通知，设备控制模块6向驱动电机7发送关闭桶盖16指令，驱动电机7反向驱动使旋转杆27反向转动，顶升杆24下降，使桶盖16关闭；桶盖16关闭以后，通过桶盖16内镶嵌的超声波传感器11判断当前垃圾容量并回传数据给设备控制模块6，设备控制模块6接收到的含量信息超过预设的含量信息则认为用户需要倾倒垃圾，向满量提示灯18发出亮起提示信号的指令，提示用户需要倾倒对应内桶23内的垃圾；用户倾倒垃圾，并放入新的垃圾袋，***重新开始工作流程；桶盖16关闭以后，如果设备控制模块6判断不需要倾垃圾，则直接打开语音唤醒监听模式，重新开始工作流程。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种基于语音垃圾分类的智能垃圾桶，包括主控板(1)和垃圾桶(2)，其特征在于：所述主控板(1)包括AI芯片(3)、语音识别和播报模块(4)、语义理解模块(5)和设备控制模块(6)，所述垃圾桶(2)包括驱动电机(7)、重力传感器(8)、垃圾袋传感器(9)、麦克风(10)、超声波传感器(11)、定时器(12)、电源(13)、播音扬声器(14)和播音扬声口(15)；

其中，AI芯片(3)：与语音识别和播报模块(4)双向连接，AI芯片(3)与语义理解模块(5)双向连接；

语音识别和播报模块(4)：输入端与麦克风(10)的输出端连接，输出端与语义理解模块(5)的输入端连接，输入端与设备控制模块(6)的输出端连接，输出端与播音扬声器(14)的输入端连接；

语义理解模块(5)：输出端与设备控制模块(6)的输入端连接；

设备控制模块(6)：输出端与驱动电机(7)的输入端连接，输入端与重力传感器(8)和超声波传感器(11)的输出端连接，与定时器(12)双向连接；

播音扬声口(15)：输入端与播音扬声器(14)的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于语音垃圾分类的智能垃圾桶，其特征在于：所述垃圾桶(2)包括分类桶体(22)，且分类桶体(22)设置有四个，所述分类桶体(22)上端的一侧安装有桶盖(16)，所述分类桶体(22)一侧的下端安装有脚踏(20)，所述分类桶体(22)的内部设置有置放腔(21)。

3.根据权利要求2所述的一种基于语音垃圾分类的智能垃圾桶，其特征在于：所述分类桶体(22)内部的下端设置有驱动杆(31)，且驱动杆(31)与脚踏(20)一体成型，所述驱动杆(31)下端的中间设置有短杆(30)，且短杆(30)与驱动杆(31)通过转轴连接，所述短杆(30)的下端设置有连接杆(29)，所述连接杆(29)的一侧设置有固定杆(25)，且连接杆(29)与固定杆(25)和短杆(30)均固定连接，所述固定杆(25)的一侧设置有顶升杆(24)，所述固定杆(25)和顶升杆(24)的上端安装有桶盖(16)，且桶盖(16)与固定杆(25)和顶升杆(24)通过转轴连接，所述顶升杆(24)下端的另一侧设置有从动杆(28)，所述从动杆(28)一侧的上端设置有旋转杆(27)，且从动杆(28)与旋转杆(27)和顶升杆(24)均通过转轴连接，所述旋转杆(27)的后端安装有驱动电机(7)，且驱动电机(7)通过联轴器安装有转轴，转轴与旋转杆(27)固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于语音垃圾分类的智能垃圾桶，其特征在于：所述分类桶体(22)内部的一侧设置有内桶(23)，所述分类桶体(22)内部的另一侧安装有主控板(1)，所述驱动电机(7)与分类桶体(22)通过安装座(26)连接。

5.根据权利要求2所述的一种基于语音垃圾分类的智能垃圾桶，其特征在于：所述垃圾桶(2)上端面的后端安装有麦克风(10)，所述分类桶体(22)两侧的上端面设置有播音扬声口(15)，所述分类桶体(22)前端从左至右依次设置有免垃圾袋按钮(17)、满量提示灯(18)和电动开关(19)。

6.根据权利要求4所述的一种基于语音垃圾分类的智能垃圾桶，其特征在于：所述内桶(23)上端的两侧设置有挂耳(32)，两个所述挂耳(32)之间设置有提手(33)，且提手(33)与挂耳(32)通过转轴连接。

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