智能垃圾桶实现方案

周华春

摘 要：智能垃圾桶选用Kinect体感手势识别传感器，其能够捕捉、跟踪以及解密人体的动作和手势，它通过对深度图像和骨骼图像的分析实现动态手势识别。在骨骼图像的20个骨点中选取至少2个有效骨骼点，通过追踪这些骨骼点的位置来实现对手部的追踪；再通过对手部深度图像的分析来实现动态手势识别。

1 智能垃圾桶功能和特点

a、智能唤醒——家里或办公室没有人时，垃圾桶将处于停止工作状态，等家里或办公室有人吸烟或丢垃圾时，虽然有一段时间垃圾桶处于停止工作状态，但这时垃圾桶同样能自己识别判断你是否需要服务而开始投入工作；

b、随意控制移动——当你想让垃圾桶到某个地点去，可以用手势随意的控制垃圾桶向左向右，向前向后移动，然后移动到你想到达的位置；

c、随意控制桶盖开关——当你丢垃圾时可以用一个手势就能让桶盖打开；不使用时，则可以用一个手势命令桶盖关闭；

d、定点清理——地面某个地方特别脏时，可以控制垃圾桶的吸尘功能定点在特别脏的地方清理，达到你满意为止；

e、异味检测——当垃圾桶内的垃圾不多但存放时间过长而发生恶臭等异味的时候，提醒主人清理；

f、防碰撞——当垃圾桶碰到障碍物和遇到过不了的坑时，自动绕道躲避。

2 体感手势识别智能垃圾桶方案

基于体感手势控制智能移动平台基础上所开发的智能垃圾桶是由Kinect传感器采集人的各种手势，该传感器能有效地管理音频和视频信息，将数据处理后通过USB2.0接口传送给上位机，由上位机分析处理数据后经Zigbee通讯模块传送到智能垃圾桶，智能垃圾桶接收到指令后，根据之前人的姿态执行相应的作业，实现响应的智能垃圾桶功能。方案结构图

如图2-1所示。这款产品操作简单，只需要一些很普通、简单的手势即可完成对体感手势控制智能移动平台的操作。

图2-1智能垃圾桶方案图

图3-1智能垃圾桶框架（红线为供电）

3 硬件设计

智能垃圾桶硬件电路框架如图3-1所示，Zigbee无线接收控制命令，CC2530控制电机、吸尘器、垃圾桶开关盖。超声波传感器检测前方障碍物、下方悬崖，智能躲避，异味传感器检测垃圾桶内有害气体，如果有异味报警提醒。考虑到节约电能和传感器及电机等用电设备不一样，电源也分为LDO、开关电源两种，LDO电源负责传感器、报警提示供电，开关电源给MCU、电机等其他设备供电。

3.5.1 CC2530最小系统及Zigbee无线通讯

CC2530集成了51单片机内核，网络节点最多可以连接255个，每个的通信距离在60-100米左右。Zigbee协调器通过USB接口连接电脑，电脑发送控制命令控制网络里的节点工作。CC2530既是单片机也是Zigbee无线通讯芯片，如图3-2所示。图3-3所示CC2530是有俩个晶振为它提供时钟信号，CC2530的系统时钟system clock可选择外部32MHz crystal oscillator，或者内部自带的16MHz RC oscillator，但是RF工作时必须选择32MHz crystal oscillator。如图3-4所示CC2530复位只需把RESET接负极。

图3-2 CC2530典型电路（包含天线电路）

图3-3 CC2530最小系统晶振电路

图3-4 CC2530最小系统复位电路

参考文献

[1]陈一明，张云华.基于手势识别的机器人人机交互技术研究[J].机器人.2009.31（4）：341-356.

[2]劉军，田国会.智能空间下基于手势识别的人机交互[J].北京联合大学学报2010年6月.

[3]刘进，张天序.图像不变矩的推广[J].计算机学报.2004.27（5）：668-674.