含液体垃圾的智能分类回收垃圾桶设计

吴轶超 郑天华 魏玉兰

摘 要：研发了一种智能垃圾分类回收垃圾桶。设计了该垃圾桶的结构和控制系统，可实现含液体垃圾的分类回收，同时其具有自动开盖、语音提示、隔臭等功能，从而引导人们正确分类回收垃圾。

关键词：限位；自动开盖；隔臭；语音提示

随着经济的快速发展，人们越来越关注环保问题，而垃圾分类又是环保的一大热点。针对部分人群垃圾随意投放的情况和垃圾站点杂乱不堪的现象，研发了一种智能垃圾分类回收垃圾桶，以引导人们正确分类回收垃圾意识，并自动记录区域内垃圾分类投放情况。同时，利用液体自重与垃圾桶结构实现固液分离，方便垃圾站点的清洁，并与当地站点实时反馈情况，提醒及时清运。

1 结构设计

将垃圾桶分为大小两部分：中间主箱体为大垃圾桶，主要用来收集稍微大点的普通垃圾；四周较小的外箱体主要用来收集带有液体的垃圾。主箱体的桶身与盖子采用可与桶身分离的结构便于回收垃圾，且其盖子前面有两个小圆形的垃圾投放口，而后部是大方形的垃圾投放口；外箱体设计成火箭式的结构，上部的圆锥盖可拆卸，在其盖子上设计两个垃圾投放口，便于多角度投放垃圾。各个垃圾桶和盖子之间采用卡槽式的连接方式。主箱体主要用于回收普通无液体的垃圾，外箱体主要回纸杯、收塑料瓶等带液体的垃圾，采用4个外箱体可容纳更多的纸杯或塑料瓶。该智能垃圾桶的整体结构如图1所示。

垃圾分为可回收垃圾、不可回收垃圾、有害垃圾，三个垃圾桶分别一一对应。而在实际使用情况中，三个垃圾桶摆放不整齐，且三个垃圾桶两两没有间隔，容易出现放错垃圾的情况。因此，需要使垃圾桶具有限位固定的功能从而使其更美观、更容易按类投放垃圾。此外，每个外箱体底部采用7个带有弹簧系统的支撑柱进行水平调整支承，以适应略微倾斜或坑洼地面情况，通过调节外箱体底部的7个支承柱的弹簧预紧力，从而实现在不同地形下将垃圾桶的稳定，即实现水平调整支撑功能。

2 控制原理

2.1 控制系统

图2为控制流程图，其控制系统由超声波模块、红外模块、短信模块、语音提示模块等组成，以MK60DN512芯片为核心而实现自动开盖、报警提示等功能。

2.2 超声波反馈自动开盖

现有大部分的分类垃圾桶的盖子需要借助外力才能打开，从卫生的角度来说存在隐患。因此，需要设计一款可自动开盖的装置，以MK60DN512单片机为核心，由电磁阀控制盖子的打开。当垃圾桶前方1米内出现人，并持续3秒钟，超声波模块反馈给单片机后通过I/O口发出相应的信号，控制电磁阀将对应垃圾桶的盖子打开。

超声波反馈控制原理为：当人出现在垃圾桶前方时，单片机向超声波trig端发送高电平脉冲，之后捕捉echo端脉冲上升沿，捕捉到时打开定时器计时，等待捕捉echo端脉冲下降沿后读出计时器的时间t，当人与垃圾桶距离为1米时，接收器接收信息反馈给单片机。

2.3 语音提醒

采用SIM800C模块，其具有TTS、DMTF、短信、GPRS数据传输等功能，支持3.3V和5V电压的TTL串口，支持5V18V的宽电压工作范围。语音提醒的级别优先于自动开盖控制，当红外模块检测到垃圾桶内垃圾已满时，蜂鸣器会发出短促的报警声，同时电磁阀上的常开触点导通电路，使垃圾盖无法打开，并通过短信模块发送信息以提醒工作人员及时清运垃圾。

2.4 隔臭

一般情况下，垃圾桶内容易产生挥发性的臭味。本智能垃圾桶的主箱体内液体会在重力的作用下通过引流槽进入外箱体，并将外箱盖与外箱体闭合处进行密封处理，保证垃圾桶关闭时没有臭味散出，同时在外箱体内部装有除臭物，比如活性炭等。

3 结论

设计了一种智能分类回收垃圾桶，其包括主箱体和外箱体，可实现含液体垃圾的分类回收，通过调节底部支撑柱可在坑洼地面平稳固定垃圾桶，其控制系统是基于MK60DN512芯片为核心进行研发。与传统的垃圾桶相比，本设计更人性化、智能化，可实现垃圾分类、自动开盖、语音提醒、隔臭等功能。

參考文献：

[1]王世周.城市生活垃圾转运站管理问题的几点思考[J].科学技术创新，2018，10：2627.

[2]陈龙，凌利，钟学洋，等.多功能多用途新型智能垃圾桶设计[J].软件导刊，2018，5：14.

[3]李达，包从望，李立业，等.垃圾桶溢满处理设计[J].科技与创新，2018，8：121122.

基金项目：湖州师范学院大学生创新创业训练计划项目

通讯作者：魏玉兰（1980），河北邢台人，女，博士，讲师，主要研究方向为机器人运动及振动控制、图像处理与模式识别。