自动开盖垃圾桶专利技术综述

石夫雨+任红玲+刘恋恋

摘 要：从自动开盖垃圾桶诞生至今，已经半个多世纪过去了，经过几十年的发展，自动开盖垃圾桶从无到有，从不完善到逐渐完善，但是垃圾桶的设计离不开结构设计和功能设计，而结构设计和功能设计又都是以增强操作者的操作便利性为主要目的，目前自动开盖垃圾桶经历了几代产品的更迭，本文以目前所检索到的专利文献为样本，对垃圾桶在发展中有关自动开盖垃圾桶结构和功能性方面的技术脉络进行梳理。

关键词：垃圾桶；自动开盖；结构；功能

中图分类号：TS95 文献标志码：A

1 结构性分支

在自动开盖垃圾桶的整个发展过程中，垃圾桶的驱动装置、传动装置以及感应装置往往集中在同一申请文件中，为了避免重复说明，笔者在以下部分将三者穿插在一起进行阐述，不再进行单一细分。

申请人BERNARD GRAVES CHARLES在1956年07月16日提出的第一台自动开盖式垃圾桶，但是该专利申请是通过线缆插头来实现电力供应的，因此，其在室外或者其他没有电源的场合下的使用受到限制；另外，其在垃圾桶的桶壁上设置有开关按钮或踏板，需要操作者去触动该开关按钮或踏板将桶盖开启或关闭，因此，该垃圾桶的自动程度不高。为了解决上述技术问题，并且随着传感器技术的发展与应用，ONO TAIICHI在1973年07月05日提出了真正意义上的自动开盖垃圾桶，但是由于市场因素，上述垃圾桶在当时并没有得到广泛的推广，直到20世纪80年代，肯德基、麦当劳等快餐行业在全球开始迅速扩张，该垃圾桶方便、卫生、效率高的优点与快餐行业的诉求不谋而合，天时地利人和，造就了自动开盖垃圾桶在历史舞台中必然要一展身手。

接下来在20世纪90年代随着传感器技术的进一步发展，出现了光电传感以及红外传感自动开盖垃圾桶，这一时期的专利申请相较于之前改动较小，利用红外传感器为感应装置的信号触发端俨然成为主流，代表有申请人DAY J申请的具有红外发射器和接收器的垃圾桶（US19890454993A），由于大多数传感器为红外传感器，前面已经提到红外感应装置不能很好地区分红外光和日光不能有效识别穿梭的人流、爬过的蚊虫，家居中不经意经过的宠物等，容易产生误操作。

对此，申请人王土根提出一种能自动翻盖的垃圾桶（CN200420114274），该垃圾桶的驱动电路包括红外发射电路、红外接收放大电路、微处理器及电机正反转驱动电路，红外接收放大电路是使用三极管组成的微信号放大电路，改变了以往集成放大电路不能很好地区分太阳光和红外发射光，进而有可能产生误操作，并且其采用太阳能电池作为电力供应装置，进一步增大了垃圾桶的使用场合。

申请人徐士勇提出一种感应垃圾桶（CN201320150145），为了解决传感器敏感度过高以产生误操作的缺陷，其将传感器设置在桶盖的后部，垂直朝上，且感应距离进行调短。这样在使用时，使用者先将手在传感器上摆动一下，传感器自动将桶盖开启，从而可以有限地避免传感器误操作，但是由于降低了传感器的敏感性，其操作者的体验感受应该也会随之变差；广西大学也提出了一种非接触式垃圾桶（CN201410771262），为了避免人体与垃圾桶的接触避免只是经过而不投垃圾的人造成误操作，其当感应器感应到有人持续位于桶本体附近一段时间后，在利用控制器控制桶盖打开并维持在打开的状态，直到感应器感应不到有人位于桶本体附近，控制器控制桶盖闭合，然而其与申请人徐士勇提出了方案存在同样的技术问题，那就是操作者的操作体验性能较差。

通过分析上述专利存在的技术问题，怎样不以牺牲开盖速度、感应距离、感应时间这些与操作体验息息相关的性能参数来实现准确识别操作者意图的技术方案的提出迫在眉睫，对此，无锡职业技术学院提出了一种非触控式快速开合的垃圾回收装置（CN201510026698），其提出的垃圾回收装置包括手/手指识别子系统、舱门开合控制子系统，能够将温度检测及手指占空比检测整合集成，可有效探测鉴别人手/手指，精准判别用户开启垃圾箱的舱门的真实意图，从而避免干扰物体，从而避免了垃圾桶桶盖的盲目开闭，降低机械磨损，同时提高了垃圾桶的使用寿命，该垃圾桶适用于人流量拥挤的公共场所，如火车、公交以及商场等人流量大且空间受限的公共区域，对随意以及不可避免地接近垃圾桶的物体不会做出误操作，可以有目标地进行扫描识别，快速启闭垃圾收集装置。

随着科技的发展，尤其是小米公司“智能家居”这一概念的提出，高效、舒适、安全、便利、环保的家居环境成为多数人心目中的终极梦想。

能够行走的垃圾桶，这一概念始见于申请人WILSON K L在2006年03月10日提出的专利申请（US20060372402A），该垃圾桶底部设置有轮、电机，电机与轮相连，能够驱动轮转动，实现垃圾桶的自行移动行走。

紧接着，申请人BROWN R A在2006年12月12日又提出了一种自行走垃圾桶（US20060609808A），该垃圾桶还包括路径跟踪单元，其能够对垃圾桶的行走路径进行合理规划，避免一些明显的障碍物，而且该垃圾桶的驱动装置明显更加成熟，还出现了履带式的行走结构。

正所谓站在巨人的肩上望得远，中国专利申请在前人的基础上，对上述可行走的垃圾桶进行了进一步改进，大连民族学院与2013年09月30日提出了一种基于声音定位的智能垃圾桶装置（CN201310460727），该垃圾桶包括中央处理模块、声音采集模块，声音数据存储模块，声音识别模块，电机驱动模块，躲避障碍装置，人体感应装置，利用声音采集和识别模块，实时采集用户语音指令，经过中央控制器的处理判断，判断是否有语音指令，如果有，则中央处理器向电机驱动模块发出指令，向着用户发出语音指令的位置移动。本发明能够对用户的语音指令进行定位和识别，当用户发出正确的语音指令时，垃圾桶自动向用户发出指令的地点移动，遇见障碍将自动开启壁障，当到达预定地点时，自动开启垃圾桶桶盖。

安徽省新方尊铸造科技有限公司于2014年11月10日也提出了一种具有自动判断需求的智能垃圾桶（CN201410631332 ），该垃圾桶具有运动模块的万向轮和视觉识别系统的摄像头，并设置了控制器进行二者的控制和协调。将一些家庭中常见的垃圾物品如揉成一团的纸团、吃剩下的果皮、果核这些物品形状预先输入智能垃圾桶的控制器，当智能垃圾桶的摄像头发现人们手上有上述物品时控制器协调控制运动系统万向轮向这些垃圾物品靠近，并自動打开垃圾桶盖等待垃圾的扔入。另外，在控制器中储存一个人类招手动作的识别，当出现系统里面没有预先输入的物品形状时，只要发现有人对其招手，智能垃圾桶也能迅速地运动到招手的位置，并打开垃圾桶盖。

2 功能分支

在垃圾桶功能分支方面，主要包括分类、压缩和密封功能，但由于篇幅有限，在此不再具体展开。

结语

笔者在文中主要对自动开盖垃圾桶的结构和功能性两方面对垃圾桶的技术发展、演变过程进行了梳理，在结构方面的改进又主要分为驱动部分、感应部分和传动部分3条主线，在功能方面的改进又主要分为分类、压缩和密封3条主线，发现在结构方面和功能方面的改进主要反映在便利性方面，便利性作为改进的终极目的是改进的原动力，同时又是对改进效果进行检验的标准，只有满足便利性要求和市场需求的产品才能够得以生存，希望能够对专利申请人有一定的指引作用。

参考文献

[1]程争鸣.借鉴西式快餐发展的经验 兴有特色的中式快餐市场[J].商业经济文荟，1998（1）：34-37.endprint