一种基于图像识别技术的垃圾分类机器人

1.本实用新型属于垃圾分类技术领域，具体地说，涉及一种基于图像识别技术的垃圾分类机器人。


背景技术：

2.随着社会的发展，人类每天消耗的资源在不断增加，人类活动每天产生的垃圾也在不断增加，且由于部分垃圾没有合理处理导致了环境污染的加剧。在资源匮乏、生态遭到破坏的今天，垃圾分类回收迫在眉睫。但不少居民自主分类意识低，垃圾分类回收效果差，甚至经常会出现垃圾桶投放满后未被及时处理的现象，并且现有的大部分垃圾桶不能分离垃圾中的水分导致垃圾桶周围细菌滋生，增加了疾病传播的风险，且湿润的垃圾不利于垃圾的后期焚烧。所以设计一种可以自动将垃圾分类投放、满载报警、自动去除垃圾中的水分并促进居民提升垃圾分类意识的垃圾分类机器人是有必要的。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本实用新型提供了一种基于图像识别技术的垃圾分类机器人，能够对投放的垃圾进行拍照识别，并将垃圾按照不同类别分别投放到相应的分类垃圾桶中，实现对垃圾的分类，以避免居民因分类不清楚，导致垃圾混放而造成污染环境的情况出现；同时，本实用新型能够通过漏液装置实现垃圾种液体的分离，减少细菌的滋生。
4.为实现上述目的，本实用新型是通过如下技术方案实现的：
5.一种基于图像识别技术的垃圾分类机器人包括箱体1、漏液装置2、分类盛放桶3、分拣装置4、传送装置5、排列装置6、处理器7、摄像头ⅰ8、安装板9、垃圾信息显示装置10、摄像头ⅱ11，所述的箱体1的内腔底部安装有漏液装置2，四个分类盛放桶3安装在漏液装置2上，箱体1的内壁上安装有能够将分好类的垃圾分别倒入分类盛放桶3内的分拣装置4，分拣装置4上方的箱体1内壁上固定安装有安装板9，安装板9上开设有与分拣装置4正对的开口，安装板9上固定安装有能够将垃圾通过开口投入到分拣装置4内的传送装置5，传送装置5上方的箱体1内壁上固定安装有能够将垃圾排列好投入到传送装置5上的排列装置6，箱体1的侧壁上开设有能够将垃圾投入到排列装置6的投放口，传送装置5的驱动电机通过驱动模块与处理器7连接，箱体1内壁上安装有能够对传送装置5上垃圾进行拍照的摄像头ⅰ8，摄像头ⅰ8通过上层处理器与处理器7连接，分拣装置4上安装有摄像头ⅱ11，摄像头ⅱ11通过上层处理器与处理器7连接；处理器7通过驱动模块与排列装置6连接，分拣装置4与连接处理器7连接；所述的箱体1的顶部设置有垃圾信息显示装置10，垃圾信息显示装置10与处理器7连接；箱体1的下部侧壁上设置有能够将分类盛放桶3取出的箱门12。
6.进一步，所述的摄像头ⅰ8一侧的箱体1上安装有为其拍摄照片补光的补光灯14。
7.进一步，所述的排列装置6包括底板6-1、排列箱6-2、排列电机6-3、转轴6-4、转盘6-5、挡条6-6、盖板6-7、支撑柱6-8，所述的底板6-1固定安装在箱体1的内壁上，排列箱6-2固定安装在底板6-1上，排列箱6-2的侧壁顶部固定安装有支撑柱6-8，支撑柱6-8的顶端安
装有盖板6-7，底板6-1的中部安装有排列电机6-3，排列电机6-3的动力输出端安装有转轴6-4，转轴6-4的上端通过轴承安装盖板6-7的底部；转盘6-5通过轴承安装在转轴6-4，转盘6-5为一个上凸的弧形盘状结构，转盘6-5的弧形表面上安装有挡条6-6，底板6-1与排列箱6-2上开始有相互匹配能够将垃圾导入到传送装置5上的落料口6-9，排列电机6-3通过驱动模块与处理器7连接。
8.进一步，所述的分拣装置4包括固定杆4-1、u型卡板4-2、舵机底座ⅰ4-3、舵机ⅰ4-4、短u支架ⅰ4-5、短u支架ⅱ4-6、舵机ⅱ4-7、舵机底座ⅱ4-8、分拣斗4-9，所述的固定杆4-1固定安装在箱体1的侧壁上，固定杆4-1的中部固定安装有u型卡板4-2，舵机底座ⅰ4-3固定安装在u型卡板4-2上，舵机ⅰ4-4固定安装在舵机底座ⅰ4-3上，短u支架ⅰ4-5的开口两端通过轴承安装在舵机ⅰ4-4的驱动轴上，短u支架ⅱ4-6固定安装在短u支架ⅰ4-5上，且短u支架ⅱ4-6的开口方向向上，舵机ⅱ4-7的驱动轴通过轴承安装在短u支架ⅱ4-6上，舵机ⅱ4-7固定安装在舵机底座ⅱ4-8上，分拣斗4-9固定安装在舵机底座ⅱ4-8上，分拣斗4-9位于安装板9上开设的开口下方；舵机ⅰ4-4、舵机ⅱ4-7与处理器7连接。
9.进一步，所述的安装板9底部安装有分别与四个分类盛放桶3一一对应的超声波测距仪13，四个超声波测距仪13分别与处理器7连接。
10.进一步，所述的漏液装置2包括漏液盘2-1、万向轮ⅰ2-2、隔板2-3、液体盛放桶2-4，所述的漏液盘2-1的底部中部开设有一个漏液孔，漏液孔的下方设置有一个放置在箱体1底部的液体盛放桶2-4，漏液盘2-1的底部设置有将其支撑在箱体1底部万向轮ⅰ2-2，漏液盘2-1的顶部开口的侧壁上设置有用于覆盖整个漏液盘2-1腔体的隔板2-3，隔板2-3上开设有四个放置分类盛放桶3的放置孔，分类盛放桶3的底部设置有漏液孔。
11.进一步，所述的漏液盘2-1的底部为一个向其中部漏液孔倾斜的倾斜面。
12.进一步，所述的箱体1的顶部设置有由于光伏发电的太阳能板15，太阳能板15与供电装置16连接。
13.本实用新型的有益效果：
14.本实用新型能够对投放的垃圾进行拍照识别，并将垃圾按照不同类别分别投放到相应的分类垃圾桶中，实现对垃圾的分类，以避免居民因分类不清楚，导致垃圾混放而造成污染环境的情况出现；同时，本实用新型能够通过漏液装置实现垃圾种液体的分离，减少细菌的滋生。本实用新型有益于将投放垃圾的信息（投放顺序、种类、数量）及分类盛放桶的满载情况进行展示并在无垃圾投放时播放垃圾分类宣传片，更有益于提升用户的垃圾分类意识。
附图说明
15.图1为本实用新型外部结构示意图；
16.图2为本实用新型的内部结构示意图ⅰ；
17.图3为本实用新型的内部结构示意图ⅱ；
18.图4为本实用新型排列装置的结构示意图ⅰ；
19.图5为本实用新型排列装置的结构示意图ⅱ；
20.图6为本实用新型分拣装置的结构示意图；
21.图7为本实用新型漏液装置的结构示意图ⅰ；
22.图8为本实用新型漏液装置的结构示意图ⅱ；
23.图9为本实用新型控制电路示意图。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例和附图，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。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
25.如图1-3所示，一种基于图像识别技术的垃圾分类机器人包括箱体1、漏液装置2、分类盛放桶3、分拣装置4、传送装置5、排列装置6、处理器7、摄像头ⅰ8、安装板9、垃圾信息显示装置10、摄像头ⅱ11，所述的箱体1的内腔底部安装有漏液装置2，四个分类盛放桶3安装在漏液装置2上，箱体1的内壁上安装有能够将分好类的垃圾分别倒入分类盛放桶3内的分拣装置4，分拣装置4上方的箱体1内壁上固定安装有安装板9，安装板9上开设有与分拣装置4正对的开口，安装板9上固定安装有能够将垃圾通过开口投入到分拣装置4内的传送装置5，传送装置5上方的箱体1内壁上固定安装有能够将垃圾排列好投入到传送装置5上的排列装置6，箱体1的侧壁上开设有能够将垃圾投入到排列装置6的投放口，传送装置5的驱动电机通过驱动模块与处理器7连接，箱体1内壁上安装有能够对传送装置5上垃圾进行拍照的摄像头ⅰ8，摄像头ⅰ8通过上层处理器与处理器7连接，分拣装置4上安装有摄像头ⅱ11，摄像头ⅱ11通过上层处理器与处理器7连接；处理器7通过驱动模块与排列装置6连接，分拣装置4与处理器7连接；所述的箱体1的顶部设置有垃圾信息显示装置10，垃圾信息显示装置10与处理器7连接；箱体1的下部侧壁上设置有能够将分类盛放桶3取出的箱门12。
26.对漏液装置2上的四个分类盛放桶3进行确定放置何种类别的垃圾，并使处理器7控制分拣装置4工作，控制分拣装置4能够根据处理器7的指令使分拣装置4到相应的分类盛放桶3上方释放其内对应类别的垃圾。其具体工作为：通过箱体1上的投放口将垃圾投放到排列装置6内，摄像头ⅱ11拍摄照片并将图片信息传递给上层处理器，图上层处理器识别图片上信息确认排列装置6中是否有垃圾，若排列装置6中没有垃圾，排列装置6不工作，若排列装置6中有垃圾，处理器7控制排列装置6启动，由排列装置6对垃圾进行排列，使其逐个落入到传送装置5上，传送装置5将垃圾运送到分拣装置4时，在垃圾传送到分拣装置4中的过程中，由摄像头ⅰ8拍摄照片并将图片信息传递给上层处理器，上层处理器对图片进行处理，识别图片上的垃圾种类，垃圾识别完成后将信息传递给处理器7，由处理器7发出指令，在垃圾掉落到分拣装置4中后，由处理器7发出的指令控制分拣装置4工作，将识别的垃圾释放到该类别垃圾匹配的分类盛放桶3中，从而完成垃圾的分类回收。箱体1的侧壁上设置有垃圾信息显示装置10，由处理器7将垃圾的投放信息（投放顺序、种类、数量）传递给上层处理器，由上层处理器通过垃圾信息显示装置10进行展示，以便于用户能够清楚的认识到垃圾的种类；并在无垃圾投放时由垃圾信息显示装置10播放垃圾分类宣传片，提升用户的垃圾分类意识。在本实用新型中，所述的传送装置5为传送带装置，传送带能够将需要识别的垃圾逐次单个运送到分拣装置4中，同时逐个传送的垃圾也便于摄像头ⅰ8拍照识别。一次投放结束后，处理器7控制分拣装置4回到初始位置并进行下一次识别与分类。所有垃圾投放结束后，在超过设定的时间内均没有垃圾投入时，垃圾信息显示装置10开始播放垃圾分类宣传视
频。当检测到有垃圾投入时，垃圾信息显示装置10退出视频播放，垃圾分类机器人继续进行垃圾的识别与分类。在本实用新型中，垃圾信息显示装置10、摄像头ⅰ8、摄像头ⅱ11基于jetson-nano开发，使用计算机视觉和pytorch框架下的人工神经网络进行垃圾分类。具有较高的准确率，较好的适应和泛化能力。实现了对已学习过的垃圾种类进行分类、显示分类信息、记录分类历史的功能。
27.在本实用新型中，作为优选，所述的摄像头ⅰ8一侧的箱体1上安装有为其拍摄照片补光的补光灯14。由于箱体1内光线受到一定的影响，通过设置补光灯14，在光线不好的情况下投放垃圾时，补光灯14能够为摄像头ⅰ8拍摄照片时补光，保证摄像头ⅰ8拍摄的照片清晰，便于对照片上的垃圾进行准确的分类识别。
28.在本实用新型中，如图4、5所示，所述的排列装置6包括底板6-1、排列箱6-2、排列电机6-3、转轴6-4、转盘6-5、挡条6-6、盖板6-7、支撑柱6-8，所述的底板6-1固定安装在箱体1的内壁上，排列箱6-2固定安装在底板6-1上，排列箱6-2的侧壁顶部固定安装有支撑柱6-8，支撑柱6-8的顶端安装有盖板6-7，底板6-1的中部安装有排列电机6-3，排列电机6-3的动力输出端安装有转轴6-4，转轴6-4的上端通过轴承安装盖板6-7的底部；转盘6-5通过轴承安装在转轴6-4，转盘6-5为一个上凸的弧形盘状结构，转盘6-5的弧形表面上安装有挡条6-6，底板6-1与排列箱6-2上开始有相互匹配能够将垃圾导入到传送装置5上的落料口6-9，排列电机6-3通过驱动模块与处理器7连接。通过箱体1上的投放口将垃圾投放到排列箱6-2内，此时，摄像头ⅱ11拍摄照片并将照片信息传递给上层处理器，上层处理器对图片进行处理，识别图片上信息并将信息传递给处理器7，由处理器7控制排列电机6-3工作，排列电机6-3通过转轴6-4带动转盘6-5转动，转盘6-5在转动过程中，垃圾在挡条6-6的作用下，沿转盘6-5的斜面滑下，落入转盘6-5的边缘，并排列好随转盘6-5一起转动，当垃圾转至传送装置5上方的落料口6-9时，垃圾在挡条6-6的作用下落到传送装置5上并随其传送皮带移动，通过摄像头ⅱ11拍摄图片，并将照片信息传递给上层处理器，上层处理器对图片进行处理，识别图片上的垃圾种类，垃圾识别完成后将该信息传递给处理器7，然后由处理器7根据接收到的具体垃圾分类信号控制分拣装置4工作，处理器7控制分拣装置4完成分类投放到相应的分类盛放桶3中，垃圾投放过程中，排列装置6和传送装置5保持低速运行，与此同时，摄像头ⅰ8拍摄照片由图像采集模块识别检测传送装置5上垃圾距离边缘的状态，当距离过近时，处理器7发送信号控制排列装置6和传送装置5停止运行，直到下一次分类再启动运行。
29.在本实用新型中，如图6所示，所述的分拣装置4包括固定杆4-1、u型卡板4-2、舵机底座ⅰ4-3、舵机ⅰ4-4、短u支架ⅰ4-5、短u支架ⅱ4-6、舵机ⅱ4-7、舵机底座ⅱ4-8、分拣斗4-9，所述的固定杆4-1固定安装在箱体1的侧壁上，固定杆4-1的中部固定安装有u型卡板4-2，舵机底座ⅰ4-3固定安装在u型卡板4-2上，舵机ⅰ4-4固定安装在舵机底座ⅰ4-3上，短u支架ⅰ4-5的开口两端通过轴承安装在舵机ⅰ4-4的驱动轴上，短u支架ⅱ4-6固定安装在短u支架ⅰ4-5上，且短u支架ⅱ4-6的开口方向向上，舵机ⅱ4-7的驱动轴通过轴承安装在短u支架ⅱ4-6上，舵机ⅱ4-7固定安装在舵机底座ⅱ4-8上，分拣斗4-9固定安装在舵机底座ⅱ4-8上，分拣斗4-9位于安装板9上开设的开口下方；舵机ⅰ4-4、舵机ⅱ4-7与处理器7连接。由于漏液装置2上设置四个分类盛放桶3，通过舵机ⅰ4-4与舵机ⅱ4-7，且舵机ⅰ4-4与舵机ⅱ4-7运动方向相互垂直，四个分类盛放桶3两两一对，分别位于舵机ⅰ4-4与舵机ⅱ4-7运动方向的两侧，通过舵机ⅰ4-4与舵机ⅱ4-7带动分拣斗4-9工作，即可将不同种类的垃圾倒入到相应类别的分
类盛放桶3中。当垃圾从传送装置5上掉落到分拣装置4的分拣斗4-9中，这个时候由处理器7根据接收到的垃圾种类信号，处理器7选择控制舵机ⅰ4-4或舵机ⅱ4-7，由控制舵机ⅰ4-4或舵机ⅱ4-7带动分拣斗4-9正转或反转，将垃圾倒入到相应的分类盛放桶3中，从而完成垃圾的分类。
30.在本实用新型中，所述的安装板9底部安装有分别与四个分类盛放桶3一一对应的超声波测距仪13，四个超声波测距仪分别与处理器7连接。超声波测距仪13对相应的分类盛放桶3内垃圾堆放高度进行测距，并将测得的信息传递给处理器7，当该距离为相应的分类盛放桶3内垃圾已经投满时，由处理器7通过串口向jetson-nano发送信息，jetson-nano处于监听状态，一旦收到信息，立即控制完成当前分类操作、停止垃圾的分类和识别，并同时由垃圾信息显示装置10显示满载。
31.在本实用新型中，如图7、8所示，所述的漏液装置2包括漏液盘2-1、万向轮ⅰ2-2、隔板2-3、液体盛放桶2-4，所述的漏液盘2-1的底部中部开设有一个漏液孔，漏液孔的下方设置有一个放置在箱体1底部的液体盛放桶2-4，漏液盘2-1的底部设置有将其支撑在箱体1底部万向轮ⅰ2-2，漏液盘2-1的顶部开口的侧壁上设置有用于覆盖整个漏液盘2-1腔体的隔板2-3，隔板2-3上开设有四个放置分类盛放桶3的放置孔，分类盛放桶3的底部设置有漏液孔。垃圾投放到分类盛放桶3中，垃圾中可能会存在液体，这时液体通过漏液装置2底部开设的漏液孔流入到漏液盘2-1中，漏液盘2-1中液体则通过其底部的漏液孔流入到液体盛放桶2-4进行收集，从而实现垃圾中的水分的分离，在使用时更有益于垃圾的回收处理，减少细菌的滋生。同时，通过在漏液盘2-1的底部设置万向轮ⅰ2-2，在分类盛放桶3装满垃圾时，在万向轮ⅰ2-2的作用下，便于转动漏液装置2，使漏液装置2上分类盛放桶3转动到箱体1的箱门12处，方便工作人员将盛满垃圾的分类盛放桶3取出。
32.作为优选，所述的漏液盘2-1的底部为一个向其中部漏液孔倾斜的倾斜面。设置倾斜面更容易使垃圾中液体流入到液体盛放桶2-4中，避免液体在漏液盘2-1中积聚。
33.在本实用新型中，所述的箱体1的顶部设置有由于光伏发电的太阳能板15，太阳能板15与供电装置16连接。太阳能板15有益于利用太阳能发电小hi爱你对供电装置16充电，在节约资源的同时，能够使本实用新型提供的垃圾分类机器人适用于多种场合及连续工作。
34.在本实用新型中，所述的箱体1的底部安装有带刹车的万向轮ⅱ14，通过设置的带刹车的万向轮ⅱ14便于对整个智能便捷垃圾箱的移动，同时在垃圾分类机器人在进行识别分拣或者停止使用的过程中，万向轮ⅱ14能够被固定，使其不会转动。
35.本实用新型能够对投放的垃圾进行拍照识别，并将垃圾按照不同类别分别投放到相应的分类垃圾桶中，实现对垃圾的分类，以避免居民因分类不清楚，导致垃圾混放而造成污染环境的情况出现；同时，本实用新型能够通过漏液装置实现垃圾种液体的分离，减少细菌的滋生。本实用新型有益于将投放垃圾的信息（投放顺序、种类、数量）及分类盛放桶的满载情况进行展示并在无垃圾投放时播放垃圾分类宣传片，更有益于提升用户的垃圾分类意识。
36.最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所
限定的范围。