專利名稱：一種垃圾智能分類收取裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種垃圾智能分類收取裝置及方法，屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
垃圾，只有在混放在一起的時(shí)候才是垃圾， 一旦分類回收就都是寶貝。垃圾分類的 主要阻力在于人們的行為上。在我國(guó)，許多人沒有垃圾分類的意識(shí)，這需要國(guó)家社會(huì)的長(zhǎng)期 而廣泛宣傳；另外也有一部分人雖然知道應(yīng)該分類扔垃圾，但是卻由于缺乏垃圾分類的知 識(shí)或者無意識(shí)、不自覺的行為而沒有將垃圾分類放置。雖然，國(guó)家投放使用了大量的標(biāo)識(shí)分 類垃圾桶，但從實(shí)際情況來看，僅僅通過標(biāo)識(shí)分類垃圾桶很難達(dá)到良好的垃圾分類目的。另 一方面，研究設(shè)計(jì)通過力學(xué)、化學(xué)等途徑分析垃圾成分，單純地依靠機(jī)器進(jìn)行垃圾分類的方 法，不是成本太高就是難于實(shí)現(xiàn)，不能在實(shí)際生活中大量使用。 隨著機(jī)器人技術(shù)的成熟，機(jī)器人系統(tǒng)逐漸進(jìn)入家庭生活與服務(wù)領(lǐng)域，尤其是在公 共衛(wèi)生方面做出了突出的貢獻(xiàn)。但是目前在衛(wèi)生方面表現(xiàn)比較出色的機(jī)器人主要是清潔機(jī) 器人，它雖然能夠?qū)τ脩艟幼】臻g的環(huán)境進(jìn)行很好的清理，卻不能合理的分類處理垃圾。因 此如何能夠使用機(jī)器人技術(shù)對(duì)垃圾進(jìn)行即時(shí)地收取、分類，更衛(wèi)生、更便捷的處理垃圾，降 低人工成本，并能夠與用戶進(jìn)行良好的人機(jī)交互，已經(jīng)成為該領(lǐng)域亟待解決的一個(gè)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)實(shí)生活中垃圾難以有效分類的問題，提供一種垃圾智 能分類收取裝置及方法。本發(fā)明的垃圾智能分類收取裝置能實(shí)時(shí)地響應(yīng)用戶的要求，自主 到達(dá)用戶所在的位置，并通過與用戶進(jìn)行語音交互，根據(jù)對(duì)用戶語音信息的判斷，分類收取 垃圾。 本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。 本發(fā)明的垃圾智能分類收取裝置包括主控制器、移動(dòng)底盤、麥克及語音識(shí)別器、喇 叭及語音合成器、無線遙控發(fā)射器及接收器、測(cè)距傳感器、分類垃圾桶。 1、移動(dòng)底盤包括底座、輪子、履帶、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、發(fā)音 L。它是垃圾智能分類收取裝置 地面移動(dòng)部分的基本載體。 底座由高強(qiáng)度耐用材料制成；輪子可以有多個(gè)，安裝在底座和履帶之間，其轉(zhuǎn)軸與 驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸相連，輪子能夠根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出控制信號(hào)實(shí)時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，帶動(dòng) 履帶的轉(zhuǎn)動(dòng)；履帶采用高強(qiáng)度輕質(zhì)材料制成，通過輪子置于底座兩側(cè)，能夠隨著輪子的轉(zhuǎn)動(dòng) 帶動(dòng)移動(dòng)底盤運(yùn)動(dòng)，增大移動(dòng)底盤與地面的接觸面積，提高移動(dòng)底盤的穩(wěn)定性；驅(qū)動(dòng)電機(jī)由 低功率電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器組成，安裝在底座內(nèi)部左右兩側(cè)以驅(qū)動(dòng)履帶運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以有 多個(gè)， 一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)對(duì)應(yīng)一條履帶，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸直接與輪子連接，帶動(dòng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)，并 采用差動(dòng)控制方式，只需控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速就可以實(shí)現(xiàn)裝置的進(jìn)退與轉(zhuǎn)向；發(fā)音 孔置于底座側(cè)面，根據(jù)聲音擴(kuò)散原理所設(shè)計(jì)，移動(dòng)底盤內(nèi)部的喇叭可以通過發(fā)音孔發(fā)出響 亮的聲音。
2、主控制器是整個(gè)裝置的中樞，由芯片、控制電路及電路板組成，其功能為接收、
分析、判斷、綜合處理從裝置的其它組件獲取的信息，并給出相應(yīng)指令，協(xié)調(diào)各組件。 主控制器安裝在移動(dòng)底盤內(nèi)部，通過移動(dòng)底盤的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與移動(dòng)底盤相連。用戶
所在區(qū)域的電子地圖預(yù)存在主控制器的芯片中，主控制器根據(jù)接收到的用戶命令，判斷出
用戶位置后，在芯片中搜索相應(yīng)的電子地圖，并將控制信號(hào)發(fā)送給移動(dòng)底盤的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使
裝置自主地向用戶所在位置移動(dòng)；移動(dòng)過程中，將測(cè)距傳感器反饋的距離信息，與主控制器
中設(shè)定的距離閾值相比較，進(jìn)而控制移動(dòng)底盤的運(yùn)動(dòng)軌跡，避免裝置與墻壁、障礙物發(fā)生碰
撞；主控制器接收麥克語音識(shí)別器反饋的信息，分析判斷垃圾類別，將控制策略傳送給分類
垃圾桶旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且根據(jù)限位傳感器反饋的角度信息控制垃
圾桶上旋轉(zhuǎn)蓋，保證其開口能正確的旋轉(zhuǎn)到相應(yīng)的垃圾類別區(qū)域；主控制器控制喇叭語音
合成器，通過喇叭向用戶傳遞語音信息。 3、麥克及語音識(shí)別器接收用戶的語音信息，對(duì)語音信息進(jìn)行識(shí)別，并將識(shí)別結(jié)果 發(fā)送給主控制器。 麥克位于分類垃圾桶前方，語音識(shí)別器置于移動(dòng)底盤內(nèi)部，與主控制器相連。麥克 為常見的低功耗麥克，語音識(shí)別器由芯片及其控制電路組成。麥克及語音識(shí)別器在工作前 需要進(jìn)行語音訓(xùn)練，讓語音識(shí)別器的芯片記錄常用的垃圾類別關(guān)鍵詞。 4、喇叭及語音合成器能夠通過發(fā)音孔發(fā)出響亮的聲音。語音合成器能夠通過喇叭 向用戶提供語音服務(wù)，引導(dǎo)用戶對(duì)垃圾進(jìn)行合理的描述。 喇叭位于移動(dòng)底盤內(nèi)部，與移動(dòng)底盤發(fā)音孔相對(duì)應(yīng)，語音合成器位于移動(dòng)底盤內(nèi)
部，通過主控制器與整個(gè)裝置相連。喇叭采用常見低功率喇叭，語音合成器由芯片及其控制
電路組成。語音合成器可以通過異步串口 (UART) 、 SPI接口及I2C總線三種方式接收主控
制器輸出的待合成文本，將其合成為語音輸出。該語音合成器能夠合成任意的中文文本，支
持英文字母的合成，支持GB2312、GBK、BIG5、 UNICODE四種內(nèi)碼格式的文本。 5、無線遙控發(fā)射器與接收器能夠遠(yuǎn)程發(fā)送用戶命令，并實(shí)時(shí)接收，而后將信號(hào)傳
給主控制器。 無線遙控接收器位于移動(dòng)底盤內(nèi)部，與主控制器相連，其接收天線通過移動(dòng)底盤 上的小孔與外界溝通；無線遙控發(fā)射器為一小型遙控信號(hào)發(fā)送裝置，由各用戶持有。
6、測(cè)距傳感器為多個(gè)近程及遠(yuǎn)程測(cè)距傳感器組合，分別安裝在移動(dòng)底盤四周，能 夠通過測(cè)量裝置距四周樓道墻壁和障礙物的距離來獲取裝置在樓道內(nèi)的位置以及周圍的 障礙物信息，并將測(cè)量結(jié)果傳給主控制器。 7、分類垃圾桶包括垃圾桶箱、垃圾桶上旋轉(zhuǎn)蓋、垃圾桶下旋轉(zhuǎn)蓋、旋轉(zhuǎn)電機(jī)和限位 傳感器。 垃圾桶箱置于移動(dòng)底盤上方，垃圾桶下旋轉(zhuǎn)蓋固定在垃圾桶上方，垃圾桶上旋轉(zhuǎn) 蓋置于垃圾桶下旋轉(zhuǎn)蓋上方，多個(gè)限位傳感器分布于上下垃圾桶蓋之間，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出 軸與垃圾桶上下旋轉(zhuǎn)蓋中心相連，能夠帶動(dòng)垃圾桶上旋轉(zhuǎn)蓋轉(zhuǎn)動(dòng)。 垃圾桶箱為大容量、易于改裝的輕質(zhì)垃圾桶；垃圾桶上旋轉(zhuǎn)蓋有一定的開口，供扔 垃圾使用；垃圾桶下旋轉(zhuǎn)蓋按照垃圾的類別分成幾個(gè)子區(qū)域，每個(gè)子區(qū)域都有相應(yīng)的開口 ， 當(dāng)垃圾桶上下旋轉(zhuǎn)蓋開口重合時(shí)，用戶可以將各種類別的垃圾扔至相應(yīng)垃圾桶區(qū)域；旋轉(zhuǎn) 電機(jī)為低功耗電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器，電機(jī)位于分類垃圾桶內(nèi)部，旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器置于移動(dòng)底盤
5內(nèi)部，旋轉(zhuǎn)電機(jī)能夠由其驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)以一定轉(zhuǎn)速進(jìn)行順時(shí)針和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，配合限位傳感 器的反饋信息，將垃圾桶上旋轉(zhuǎn)蓋旋轉(zhuǎn)到相應(yīng)的垃圾分類區(qū)域；限位傳感器能向主控制器 反饋垃圾桶上旋轉(zhuǎn)蓋的相對(duì)位置信息。沒有垃圾收取任務(wù)時(shí)，上下垃圾桶蓋配合使分類垃 圾桶處于封閉狀態(tài)，防止垃圾異味擴(kuò)散，保護(hù)環(huán)境。 各個(gè)組件的連接方式為主控制器、語音識(shí)別器、語音合成器、無線遙控接收器、旋 轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器置于移動(dòng)底盤內(nèi)部。其中，主控制器分別與語音識(shí)別器、語音合成器、無線遙 控接收器、旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連，并通過移動(dòng)底盤的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與移動(dòng)底盤連接。分類垃圾桶 安裝在移動(dòng)底盤上方，麥克位于分類垃圾桶一側(cè)，并通過語音識(shí)別器與主控制器連接。喇叭 位于移動(dòng)底盤內(nèi)部，通過語音合成器與主控制器相連。多個(gè)測(cè)距傳感器分別安裝在移動(dòng)底 盤四周，并與主控制器相連。 本發(fā)明的一種垃圾智能分類收取方法為用戶通過無線遙控發(fā)射器發(fā)送任務(wù)信 息，無線遙控接收器接收后傳送給主控制器；主控制器判斷用戶所在位置，然后根據(jù)預(yù)存 的電子地圖確定裝置的行進(jìn)路線，并發(fā)送控制信息給驅(qū)動(dòng)電機(jī)使其帶動(dòng)整個(gè)移動(dòng)底盤運(yùn) 動(dòng)；同時(shí)主控制器利用測(cè)距傳感器獲得移動(dòng)底盤四周障礙物信息，防止移動(dòng)底盤與障礙物 發(fā)生碰撞，對(duì)移動(dòng)底盤的運(yùn)動(dòng)路徑進(jìn)行實(shí)時(shí)規(guī)劃，使裝置自主達(dá)到相應(yīng)的用戶位置；裝置到 達(dá)后，通過喇叭向用戶傳達(dá)語音信息，并通過麥克接受用戶語音信息，識(shí)別出用戶的語音命 令，傳輸給主控制器；主控制器按語音命令識(shí)別垃圾類型，并轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)傳給旋轉(zhuǎn)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，使垃圾桶上旋轉(zhuǎn)蓋開口旋轉(zhuǎn)到相應(yīng)類別的垃圾區(qū)域，與該垃圾 區(qū)域的垃圾桶下旋轉(zhuǎn)蓋開口對(duì)應(yīng)，分類收取垃圾；任務(wù)結(jié)束后，主控制器控制裝置返回起始 點(diǎn)處理垃圾并等待下一次命令。
有益效果 本發(fā)明的垃圾智能分類收取裝置具有以下優(yōu)點(diǎn) (1)能夠遠(yuǎn)距離、實(shí)時(shí)地響應(yīng)用戶的要求，迅速判斷用戶位置，自主到達(dá)用戶所在 的位置； (2)能夠與用戶進(jìn)行語音交互，判斷用戶所述垃圾類型； (3)能根據(jù)判斷結(jié)果自主旋轉(zhuǎn)垃圾桶，將桶蓋開口轉(zhuǎn)到相應(yīng)垃圾類型區(qū)域，分類收 取垃圾； (4)能防異味、環(huán)保、小巧低功耗，在社會(huì)公共服務(wù)中具有較好的應(yīng)用價(jià)值。


圖1為本發(fā)明的垃圾智能分類收取裝置側(cè)視圖； 圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例中的垃圾智能分類收取裝置的垃圾桶上下旋轉(zhuǎn)蓋俯視
圖，其中左側(cè)為垃圾桶上旋轉(zhuǎn)蓋，右側(cè)為垃圾桶下旋轉(zhuǎn)蓋； 圖3為本發(fā)明的移動(dòng)底盤底座中部分組件位置的示意圖； 圖4為本發(fā)明的垃圾智能分類收取裝置各組件連接關(guān)系示意圖； 圖5為本發(fā)明的垃圾智能分類收取裝置工作流程圖； 圖中，l-垃圾桶上旋轉(zhuǎn)蓋、2-垃圾桶下旋轉(zhuǎn)蓋、3-旋轉(zhuǎn)電機(jī)、4-垃圾桶上旋轉(zhuǎn)蓋開 口 、5-垃圾桶下旋轉(zhuǎn)蓋開口 、6-垃圾桶箱、7_分類垃圾桶、8_限位傳感器9-移動(dòng)底盤底座、 10-履帶、1 l-輪子、12-移動(dòng)底盤、13-驅(qū)動(dòng)電機(jī)、14-麥克、15-喇叭、16-測(cè)距傳感器、17-語音合成器、18-無線遙控接收器、19-語音識(shí)別器20—主控制器、21-無線遙控接收器接收天 線。
具體實(shí)施例方式
為了更好的說明本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn) 一步說明。 本發(fā)明所述的垃圾智能分類收取裝置如圖1及圖3所示，包括主控制器20、移動(dòng)底 盤12、麥克14及語音識(shí)別器19、喇叭15及語音合成器17、無線遙控接收器18及發(fā)射器、測(cè) 距傳感器16、分類垃圾桶7，其中，主控制器20、語音識(shí)別器19、喇叭15及語音合成器17、無 線遙控接收器18位于移動(dòng)底盤底座9中，外部?jī)H設(shè)計(jì)了相應(yīng)的幾個(gè)電源開關(guān)和指示燈，減 小了裝置的體積，使裝置的外觀簡(jiǎn)潔干凈。無線遙控發(fā)射器在用戶手中。
移動(dòng)底盤12的行走機(jī)構(gòu)為履帶IO，通過輪子11與移動(dòng)底盤底座9相連，其相應(yīng)的 驅(qū)動(dòng)電機(jī)13安裝于移動(dòng)底盤底座9內(nèi)部，減少了噪音；多個(gè)測(cè)距傳感器16分別安裝在移動(dòng) 底盤12四周，分類垃圾桶7安置于移動(dòng)底盤12上方，上方依次放置垃圾桶下旋轉(zhuǎn)蓋2和垃 圾桶上旋轉(zhuǎn)蓋1，主控制器20根據(jù)垃圾類型控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)3，帶動(dòng)垃圾桶上旋轉(zhuǎn)蓋1旋轉(zhuǎn)到 相應(yīng)的垃圾類型區(qū)域。麥克14位于分類垃圾桶7前方，這樣能夠更加清晰的接收住戶的指 令信息，喇叭15隱藏在移動(dòng)底盤底座9中，通過根據(jù)聲音擴(kuò)散原理設(shè)計(jì)的發(fā)音孔可以響亮 的發(fā)出聲音。 本實(shí)施例所采用的垃圾智能分類收取裝置的垃圾桶上下旋轉(zhuǎn)蓋的俯視圖如圖2 所示，垃圾桶上旋轉(zhuǎn)蓋1有一個(gè)60度的開口 ，垃圾桶下旋轉(zhuǎn)蓋2分為3個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域有 60度的開口 ，對(duì)應(yīng)不同的垃圾類型區(qū)域。旋轉(zhuǎn)電機(jī)3在主控制器20控制下使垃圾桶上旋轉(zhuǎn) 蓋開口 4旋轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)類型的垃圾桶下旋轉(zhuǎn)蓋開口 5處，分類垃圾桶7開啟，用戶可以根據(jù)垃 圾類別處理垃圾。無處理任務(wù)時(shí)，垃圾桶上旋轉(zhuǎn)蓋1與垃圾桶下旋轉(zhuǎn)蓋2封閉，使整個(gè)分類 垃圾桶7處于封閉狀態(tài)。 本發(fā)明所述垃圾智能分類收取裝置的各組件連接關(guān)系如圖4所示。 主控制器20選取具有一定運(yùn)算能力的處理芯片，例如單片機(jī)、ARM、DSP等，可以綜
合處理其他各個(gè)組件獲取的信息，并給出相應(yīng)控制策略。 移動(dòng)底盤12選取具有一定穩(wěn)定性的高強(qiáng)度材料制成底座9，選取合適材質(zhì)材料制 成輪子11和履帶IO，選取低功率電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)13。驅(qū)動(dòng)電機(jī)13通過H橋電路驅(qū)動(dòng)移 動(dòng)底盤的輪子ll，主控制器20能夠根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器的控制策略，控制 裝置的進(jìn)退與轉(zhuǎn)向。 語音識(shí)別器19可以預(yù)存許多常用命令，例如紙類、塑料、廢電池、剩飯菜等，當(dāng)用 戶下達(dá)語音指令時(shí)，通過麥克接收，并由語音識(shí)別器19識(shí)別指令，然后將判斷結(jié)果傳輸給 主控制器20。 語音合成器17可以通過異步串口 (UART)、SPI接口及I2C總線三種方式接收待合 成的文本，直接合成為語音輸出至喇叭15。該語音合成器17能夠合成任意的中文文本，支 持英文字母的合成，支持GB2312、GBK、BIG5、 UNICODE四種內(nèi)碼格式的文本。
用戶通過無線遙控發(fā)射器發(fā)出命令，無線遙控接收器18接收發(fā)送的命令并傳送 到主控制器20。所述無線遙控接收器及發(fā)射器，有多種實(shí)現(xiàn)方式，例如藍(lán)牙傳輸、ZigBee
7傳輸和無線射頻傳輸?shù)取?測(cè)距傳感器16有多種實(shí)現(xiàn)方式，如紅外測(cè)距傳感器、超聲波測(cè)距傳感器等。主控 制器20通過采樣獲得測(cè)距傳感器16的距離信息，并對(duì)獲得的信息進(jìn)行分析，以實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置 運(yùn)動(dòng)軌跡的調(diào)整，避開樓道內(nèi)的障礙物和墻壁，防止裝置發(fā)生碰撞。 分類垃圾桶7包括垃圾桶箱6、垃圾桶上旋轉(zhuǎn)蓋1、垃圾桶下旋轉(zhuǎn)蓋2、旋轉(zhuǎn)電機(jī)3 和限位傳感器8。所述限位傳感器8，安裝在垃圾桶上下旋轉(zhuǎn)蓋之間，可以選用微動(dòng)開關(guān)、干
簧管等。 垃圾智能分類收取裝置工作流程如圖5所示，無線遙控接收器18接收某房間用 戶通過無線遙控發(fā)射器發(fā)送的任務(wù)信息后，主控制器20判斷用戶的房間號(hào)碼，然后根據(jù)事 先存儲(chǔ)的電子地圖找出該用戶的位置以及裝置到達(dá)該位置所需的行進(jìn)路線；之后主控制器 20發(fā)送控制信息給驅(qū)動(dòng)電機(jī)13的驅(qū)動(dòng)器使其控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)13帶動(dòng)整個(gè)移動(dòng)底盤運(yùn)動(dòng)，同 時(shí)主控制器20利用測(cè)距傳感器16獲得移動(dòng)底盤12在樓道中所處的位置，控制移動(dòng)底盤 12前進(jìn)、后退、左右旋轉(zhuǎn)，防止移動(dòng)底盤12與樓道墻壁或者障礙物發(fā)生碰撞，并可對(duì)移動(dòng)底 盤12的運(yùn)動(dòng)路徑進(jìn)行實(shí)時(shí)規(guī)劃，使裝置自主按照電子電圖達(dá)到相應(yīng)的用戶位置；裝置到達(dá) 后，主控制器20控制語音合成器17合成語音信息，通過喇叭15向用戶詢問需要處理的垃 圾名稱，并通過麥克14接受用戶語音信息，由語音識(shí)別器19識(shí)別用戶的語音命令，根據(jù)事 先存儲(chǔ)在語音識(shí)別器19中的垃圾分類信息，判斷用戶垃圾類型，主控制器20將控制信號(hào)傳 給旋轉(zhuǎn)電機(jī)3，使垃圾桶上旋轉(zhuǎn)蓋開口 4旋轉(zhuǎn)到相應(yīng)類別的垃圾區(qū)域，與相應(yīng)垃圾桶下旋轉(zhuǎn) 蓋開口 5對(duì)應(yīng)，提示用戶投放垃圾，并告知用戶所投放垃圾類型；任務(wù)結(jié)束后，主控制器20 控制裝置返回起始點(diǎn)處理垃圾并等待下一次命令。
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權(quán)利要求
一種垃圾智能分類收取裝置，其特征在于包括主控制器、移動(dòng)底盤、麥克及語音識(shí)別器、喇叭及語音合成器、無線遙控發(fā)射器及接收器、測(cè)距傳感器、分類垃圾桶；主控制器是整個(gè)裝置的中樞，由芯片、控制電路及電路板組成，綜合處理從裝置的其它組件獲取的信息，并給出相應(yīng)指令，協(xié)調(diào)各組件；移動(dòng)底盤包括底座、輪子、履帶、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、發(fā)音孔，是裝置地面移動(dòng)部分的基本載體；麥克及語音識(shí)別器接收用戶的語音信息，對(duì)語音信息進(jìn)行識(shí)別，并將識(shí)別結(jié)果發(fā)送給主控制器；喇叭及語音合成器能夠通過發(fā)音孔向用戶提供語音服務(wù)，引導(dǎo)用戶對(duì)垃圾進(jìn)行合理的描述；無線遙控發(fā)射器與接收器能夠遠(yuǎn)程發(fā)送用戶命令，并實(shí)時(shí)接收，而后將信號(hào)傳給主控制器；測(cè)距傳感器為多個(gè)近程及遠(yuǎn)程測(cè)距傳感器組合，測(cè)量裝置在樓道的位置，避免與墻壁、障礙物發(fā)生碰撞；分類垃圾桶包括垃圾桶箱、垃圾桶上旋轉(zhuǎn)蓋、垃圾桶下旋轉(zhuǎn)蓋、旋轉(zhuǎn)電機(jī)和限位傳感器，按照垃圾類型分類收取垃圾；各個(gè)組件的連接方式為主控制器、語音識(shí)別器、語音合成器、無線遙控接收器、旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器置于移動(dòng)底盤內(nèi)部；其中，主控制器分別與語音識(shí)別器、語音合成器、無線遙控接收器、旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連，并通過移動(dòng)底盤的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與移動(dòng)底盤連接；分類垃圾桶安裝在移動(dòng)底盤上方，麥克位于分類垃圾桶一側(cè)，并通過語音識(shí)別器與主控制器連接；喇叭位于移動(dòng)底盤內(nèi)部，通過語音合成器與主控制器相連；多個(gè)測(cè)距傳感器分別安裝在移動(dòng)底盤四周，并與主控制器相連。
2. 如權(quán)利要求1所述的垃圾智能分類收取裝置，其特征在于分類垃圾桶上旋轉(zhuǎn)蓋有 一開口 ，垃圾桶下旋轉(zhuǎn)蓋根據(jù)垃圾的類別分成若干個(gè)子區(qū)域，每個(gè)子區(qū)域都有相應(yīng)的開口 ， 當(dāng)垃圾桶上下旋轉(zhuǎn)蓋開口重合時(shí)，用戶可以將各種類別的垃圾扔至相應(yīng)垃圾桶區(qū)域；沒有 垃圾收取任務(wù)時(shí)，上下垃圾桶蓋配合使分類垃圾桶處于封閉狀態(tài)，防止垃圾異味擴(kuò)散。
3. 如權(quán)利要求1所述的垃圾智能分類收取裝置，其特征在于所述語音合成器可以 通過異步串口 (UART)、 SPI接口及12C總線三種方式接收待合成的文本，直接合成為語音 輸出；該語音合成器能夠合成任意的中文文本，支持英文字母的合成，支持GB2312、 GBK、 BIG5、 UNICODE四種內(nèi)碼格式的文本。
4. 如權(quán)利要求1所述的垃圾智能分類收取裝置，其特征在于所述移動(dòng)底盤的底座由 高強(qiáng)度耐用材料制成；輪子可以有多個(gè)，安裝在底座和履帶之間，其轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸 相連，輪子能夠根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出控制信號(hào)實(shí)時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，帶動(dòng)履帶的轉(zhuǎn)動(dòng)。
5. 如權(quán)利要求1所述的垃圾智能分類收取裝置，其特征在于所述移動(dòng)底盤的履帶采 用高強(qiáng)度輕質(zhì)材料制成，通過輪子置于底座兩側(cè)，能夠隨著輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)移動(dòng)底盤運(yùn)動(dòng)， 增大移動(dòng)底盤與地面的接觸面積，提高移動(dòng)底盤的穩(wěn)定性。
6. 如權(quán)利要求1所述的垃圾智能分類收取裝置，其特征在于所述移動(dòng)底盤的驅(qū)動(dòng)電 機(jī)由低功率電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器組成，安裝在底座內(nèi)部左右兩側(cè)以驅(qū)動(dòng)履帶運(yùn)動(dòng)。
7. 如權(quán)利要求6所述的垃圾智能分類收取裝置，其特征在于驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以有多個(gè)，一 個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)對(duì)應(yīng)一條履帶，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸直接與輪子連接，帶動(dòng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)，并采用差動(dòng)控制方式，只需控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速就可以實(shí)現(xiàn)裝置的進(jìn)退與轉(zhuǎn)向。
8. 如權(quán)利要求1所述的垃圾智能分類收取裝置，其特征在于所述移動(dòng)底盤的發(fā)音孔 置于底座側(cè)面，根據(jù)聲音擴(kuò)散原理所設(shè)計(jì)，移動(dòng)底盤內(nèi)部的喇叭可以通過發(fā)音孔發(fā)出響亮 的聲音。
9. 一種垃圾智能分類收取方法，其特征在于用戶通過無線遙控發(fā)射器發(fā)送任務(wù)信 息，無線遙控接收器接收后傳送給主控制器；主控制器判斷用戶所在位置，然后根據(jù)預(yù)存 的電子地圖確定裝置的行進(jìn)路線，并發(fā)送控制信息給驅(qū)動(dòng)電機(jī)使其帶動(dòng)整個(gè)移動(dòng)底盤運(yùn) 動(dòng)；同時(shí)主控制器利用測(cè)距傳感器獲得移動(dòng)底盤四周障礙物信息，防止移動(dòng)底盤與障礙物 發(fā)生碰撞，對(duì)移動(dòng)底盤的運(yùn)動(dòng)路徑進(jìn)行實(shí)時(shí)規(guī)劃，使裝置自主達(dá)到相應(yīng)的用戶位置；裝置到 達(dá)后，通過喇叭向用戶傳達(dá)語音信息，并通過麥克接受用戶語音信息，識(shí)別出用戶的語音命 令，傳輸給主控制器；主控制器按語音命令識(shí)別垃圾類型，并轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)傳給旋轉(zhuǎn)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，使垃圾桶上旋轉(zhuǎn)蓋開口旋轉(zhuǎn)到相應(yīng)類別的垃圾區(qū)域，與該垃圾 區(qū)域的垃圾桶下旋轉(zhuǎn)蓋開口對(duì)應(yīng)，分類收取垃圾；任務(wù)結(jié)束后，主控制器控制裝置返回起始 點(diǎn)處理垃圾并等待下一次命令。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種垃圾智能分類收取裝置及方法，用于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括主控制器、移動(dòng)底盤、麥克及語音識(shí)別器、喇叭及語音合成器、無線遙控發(fā)射器及接收器、測(cè)距傳感器、分類垃圾桶；其中，主控制器分別與語音識(shí)別器、語音合成器、無線遙控接收器、旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連，并通過移動(dòng)底盤的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與移動(dòng)底盤連接；分類垃圾桶安裝在移動(dòng)底盤上方，麥克位于分類垃圾桶一側(cè)，并通過語音識(shí)別器與主控制器連接；該裝置能夠遠(yuǎn)距離、實(shí)時(shí)地響應(yīng)用戶的要求，迅速判斷用戶位置，與用戶進(jìn)行語音交互，判斷用戶所述垃圾類型，并根據(jù)判斷結(jié)果自主旋轉(zhuǎn)垃圾桶，將桶蓋開口轉(zhuǎn)到相應(yīng)垃圾類型區(qū)域，分類收取垃圾。本發(fā)明能防異味、環(huán)保、小巧低功耗，在社會(huì)公共服務(wù)中具有較好的應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G08B3/10GK101767702SQ20101000026
公開日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2010年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月7日
發(fā)明者付元, 付夢(mèng)印, 楊毅, 王昱棠, 賈挺祥 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)