[0001] 本发明涉及垃圾回收设备技术领域，尤其涉及一种智能分类垃圾桶。

[0002] 传统的垃圾收集模式是制约我国环保产业发展的瓶颈之一，也是造成环境污染、资源难以再利用的根源之一。近年来，我国加速推行垃圾分类制度，当前许多城市都处于垃圾分类政策实施的起始阶段。垃圾正确分类是对垃圾收集处置传统方式的改革，也是一种对垃圾进行有效处理的科学的方法。现有的垃圾分类主要依靠人们的自觉，靠人们将不同种类垃圾丢到相应的垃圾桶内。这种方式存在一定问题，主要是自动化程度不高，需要人们将垃圾放入相应的垃圾桶；另外可能人们对垃圾的归类还不太熟悉，不懂得应该将某种垃圾放入哪类垃圾桶内，给人们带来了困惑。

[0017] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0018] 请参照图1至图6，本发明优选的实施例提供一种智能分类垃圾桶，主要包括有桶体1、上部旋转装置、下部旋转装置、储放桶5和控制系统。

[0019] 如图1和图2所示，桶体1整体呈方形，桶体1的顶部开设有垃圾入口2，垃圾从垃圾入口2处进入。桶体1整体由铝合金制备，质轻，耐锈蚀。桶体1整体呈方形，大体分三个部分，位于上部的顶壳14，中部的封闭外壳15，以及下部的底壳16。垃圾入口2位于顶壳14上。

[0020] 请参照图3至图5，上部旋转装置位于桶体1内，包括有第一电机31和由第一电机31驱动转动的上部旋转盘32，第一电机31优选为57步进电机。上部旋转盘32上开设有上部旋转盘缺口33，且当上部旋转盘32旋转到一定位置时，上部旋转盘缺口33与垃圾入口2相对齐，上部旋转盘缺口33的两侧向上设置有侧板34。

[0021] 在本优选的实施例中，上部旋转盘32为两个，两个上部旋转盘32投影重合并通过立杆36相固定连接，两个上部旋转盘32的上部旋转盘缺口33相对齐，侧板34位于两块上部旋转盘32之间。

[0022] 请参照图5，位于下方的上部旋转盘32上设有电推杆38，电推杆38的前端设有推块39，电推杆38的伸长方向朝向上部旋转盘缺口33。本优选的实施例中，电推杆采用24V 
500N-24MM/S的型号。其推力大，可对一般大多数垃圾进行压缩，并且内置限位开关，行程到后会自动停止，防止电机空烧；采用平滑转子，减少摩擦和跳动，不产生噪音。实施时，当进入的垃圾位于上部旋转盘缺口33的位置时，启动电推杆38，电推杆38推动推块39前进，当推块39不断前进的过程中，垃圾位于推块39和桶体1的侧壁之间，此时，电推杆38持续伸长，推块39持续往桶体1的侧壁方向移动，则可实现对垃圾的压缩。当压缩完垃圾后，电推杆38带动推块39复位。

[0023] 在本优选的实施例中，请继续参照图34至图5，上部旋转装置还包括有横向固定在桶体1内部的上部电机固定板310，第一电机31固定安装在上部电机固定板310上，第一电机31的输出轴向下穿过上部电机固定板310并通过第一联轴器311与第一连接轴312相连接，第一连接轴312通过第一法兰盘317与位于上方的上部旋转盘32相连接，上部电机固定板
310的底面上固定设有上部轴承连接盘313，上部轴承连接盘313的底部通过过盈连接方式套设有第一滚珠轴承315，第一滚珠轴承315与第一电机31的输出轴同轴，第一滚珠轴承315的外圈上通过过盈连接方式套设有上部轴承连接底座316，上部轴承连接底座316与上部旋转盘32固定连接。实施时，第一电机31运转，通过第一联轴器311带动同轴的第一连接轴312和第一法兰盘317，并带动上部旋转盘32转动，同时，上部轴承连接底座316一同转动，由于上部轴承连接底座316与上部轴承连接盘313之间设有第一滚珠轴承315，此时，在第一滚珠轴承315的作用下，能够确保上部旋转盘32转动时的同轴性、稳定性，保证上部旋转盘32平稳转动。

[0024] 如图3和图6所示，下部旋转装置包括有第二电机41和由第二电机41驱动转动的下部旋转盘42，第二电机42优选57步进电机。下部旋转盘42位于第一上部旋转盘32的下方，且与第一上部旋转盘32相贴或贴近第一上部旋转盘32，下部旋转盘42上开设有下部旋转盘缺口43，且当下部旋转盘42旋转到一定位置时，下部旋转盘缺口43与第一上部旋转盘缺口33相对齐。第一上部旋转盘32相贴或贴近第一上部旋转盘32表示两者之间互相靠近或贴近，没有间隙或者具有较小的间隙。

[0025] 下部旋转装置还包括有横向固定在桶体1内部的下部固定板46，下部固定板46在对应于储放桶5的敞口的位置开设有通孔47，第二电机41通过第二联轴器44与第二连接轴45相连接，第二连接轴45向上穿过下部固定板46并通过第二法兰盘411与下部旋转盘42固定连接，下部旋转盘42的底面上设有下部轴承连接盘49，下部轴承连接盘49的底部通过过盈配合方式套设有第二滚珠轴承410，第二滚珠轴承410与第二电机41的输出轴同轴，第二滚珠轴承410的外圈上通过过盈配合方式套设有下部轴承连接底座48，下部轴承连接底座
48与下部固定板46固定连接。实施时，第二电机41运转，通过第二联轴器44带动同轴的第二连接轴45和第二法兰盘411，并带动下部旋转盘42转动，同时，下部轴承连接盘49一同转动，由于下部轴承连接盘49与下部轴承连接底座48之间设有第二滚珠轴承410，此时，在第二滚珠轴承410的作用下，能够确保下部旋转盘42转动时的同轴性、稳定性，保证下部旋转盘42平稳转动。

[0026] 在优选的实施例中，上部旋转盘32和下部旋转盘42的边缘与桶体1的内侧壁相贴或贴近，两者互相靠近或贴近，没有间隙或者具有较小的间隙。

[0027] 下部旋转盘42与位于下方的上部旋转盘32之间设有推力轴承412，以保证下部旋转盘42和上部旋转盘32的转动时的平稳。

[0028] 请参照,1至图3，储放桶5为四个，根据城市生活垃圾一般分为的四大类——可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾和其他垃圾，因此四个储放桶5涵盖了上述的四个大类。四个储放桶5位于桶体1的内部的底部、下部旋转装置的下方，四个储放桶5呈一种“田字格”的方式分布，每个储放桶5分别位于没个角上。桶体1的下部的底壳16具有向上的敞口，内部设有支架12，支架12相应地设置有四个用以放置储放桶5的空间，底壳16的外面设有侧板13以及箱门11，箱门11上设有把手，侧板13和箱门11使得底壳16相对封闭，箱门11转动安装在支架12上，当打开箱门11时，可以方便取放储放桶5。

[0029] 储放桶5具有向上的敞口，垃圾可以通过敞口进入储放桶5内。当然，储放桶5内也可以套设有垃圾袋，垃圾可以集中进入垃圾袋再移走。当下部旋转盘42旋转时，下部旋转盘缺口43经过各个储放桶5的敞口的正上方，当下部旋转盘缺口43正对各个储放桶5的敞口时，垃圾可以从下部旋转盘缺口43进入对应的储放桶5内。

[0030] 控制系统包括有主控板、语音识别模块、语音播放模块、电机驱动模块和电源模块，电源模块分别与主控板和电机驱动模块相连接以实现供电，主控板分别与语音识别模块和语音播放模块相连接以实现与外界的语音交互并判定待投入的垃圾所属的分类，主控板通过电机驱动模块分别与第一电机31和第二电机41相连接以控制第一电机31和第二电机41的运转以实现将垃圾放入对应分类的储放桶5中。主控板、语音识别模块、语音播放模块、电机驱动模块和电源模块安装在顶壳14上，位于桶体1的内。

[0031] 本优选的实施例采用反客科技的STM32F103RCT6型主控板。该主控板采用沉板式接口设计，具有Type-C接口，有诸多资源，比如主频72M，256K的ROM，48K的RAM，板上还有一个复位按键，一个用户按键，1个电源指示灯，1个用户还有1个Type-C接口，其中有8M主时钟晶振，板载32.76Khz的RTC晶振，通过排针引出了SWD和串口，预留RTC电池座焊盘，45个空闲IO口全部引出，且提供了AD库，用户非常方便进行开发，方便的嵌入自己的产品。

[0032] 本优选的实施例采用LD3320语音识别模块，其采用LD3320芯片，LD3320 是一颗基于非特定人语音识别 （SI-ASR：Speaker-Independent Automatic Speech Recognition）技术的语音识别/声控芯片，提供了真正的单芯片语音识别解决方案。LD3320 芯片上集成了高精度的 A/D 和 D/A 接口，不再需要外接辅助的Flash 和 RAM，即可以实现语音识别/声控/人机对话功能。并且，识别的关键词语列表是可以动态编辑的。基于 LD3320，可以在任何的电子产品中，轻松实现语音识别/声控/人机对话功能。可为所有的电子产品增加 VUI（Voice User Interface）语音用户操作界面。在同一时刻，最多在 50 条关键词语中进行识别，终端用户可以根据场景需要，随时编辑和更新这 50 条关键词语的内容，可以满足本发明的需要。

[0033] LD3320模块本身就是一个单片机，故可以利用串口与主控板进行通讯。由于本模块为非特定人语音识别，既为只能识别模块内已经录入的关键词，故需提前把一些常用的关键词录入，也即本发明中，已经提前录入常用的关键词。实施时，客户通过相应的指令唤醒模块识别功能，如通过发音“你好”指令唤醒模块识别功能，此举是防止模块误识别，比如有人在旁边聊天时，语音识别模块识别关键词后开始运作，但此时客户并没有要扔垃圾，造成了一些误操作或多余的操作（如唤醒等），所以设置唤醒模块识别功能能够有效防止了误触发。语音识别模块唤醒后，客户说出指定的关键词，语音识别模块进行识别，语音识别模块完成识别后，进入不识别状态并通过串口发送其对应的二进制数字到主控板，此举防止主控板处理时又有新的语音识别进入，扰乱程序进程。主控板对其进行处理完成后通过串口返回一个解除指令，模块在接受中断里进行处理，此时模块回复到睡眠模式，客户可通过“你好”等特定指令重新唤醒。

[0034] 语音播放模块采用语音模块DY-SV17F来进行语音播放。DY-SV17F是一款智能语音模块，集成IO分段触发，UART串口控制，ONE_Line单总线串口控制，标准MP3等7种工作模式，板载5WD类功放，可直接驱动4Ω，3-5W喇叭，支持MP3，WAV解码格式，板载32MBIT（4MBYTE）FLASH储存音频文件，可通过USB数据线连接电脑更新音频文件。其支持采样率（KHZ）：8/11.025/12/16/22.05/24/32/44.1/48，24位DAC输出，动态范围支持90DB，信噪比支持85DB。
支持UART串口控制语音播报功能，可控制播放，暂停，选曲，音量加减等功能，波特率
9600BFS。支持ONE_LINE单总线串口控制，可控制播放，暂停，选曲，音量加减等功能。支持3个配置IO进行多达7种工作模式选择。本优选的实施例中，语音播报模块由主控板直接控制，采用IO触发模式，对多个IO口进行不同的组合来选择不同的播放内容。播放内容会具体到哪个垃圾，并且播报其分类及注意事项。播报内容提前通过软件将文字转换成语音录入到模块上。如不需要播报，可通过显示模块上“音量”按钮关闭。值得注意的是，采用语音识别模块和语音播放模块结合其他模块来进行语音交互为很成熟的现有技术，相应的程序、代码等也已经有较多的公开，这里不再详述。本申请采用语音识别模块和语音播放模块结合其他模块来进行语音交互所涉及到的程序等，优选采用现有的程序，当然，也可以自行撰写程序或者在原有的程序上进行改进。

[0035] 由于要同时控制多层转盘，且力矩很短，故需要扭矩大的电机，还要实现转动角度的精确定位，所以本优选的实施例采用两个57步进电机和步进电机TB6600升级版驱动器，采用步进电机TB6600升级版驱动器作为电机驱动模块。由于需要控制两个电机，故采用两个定时器对两个电机分别进行控制，这样可以单独锁住一个电机，防止在电推杆38工作时不稳定，受力方向变歪。采用的57步进电机为4线两相步进电机，同时用步进电机TB6600升级版驱动器来对其进行控制，驱动器采用9-42V直流供电，内部采用H桥双极恒相流驱动，限大4.0A的八种输出电流可选，限大32细分的6种细分模式可选，对输入信号进行了高速光电隔离，具有标准共阳单脉冲接口，具有脱机保持功能，除此之外，其采用的半封闭式机壳可适应更严苛的环境，其内部还提供了节能的半自动电流锁定功能，内置温度保护和过流保护，对外可采用共阳或共阴接口。主控板与电机驱动模块相连接，电机驱动模块分别与第一电机31和第二电机41相连接。

[0036] 电源模块使用220V转24V的LRS-150F-24型号的开关电源，其能稳点输出24V直流电压，输入电压为85-264VAC，额定电流为6.5A，额定功率为156W，产品尺寸为159*97*30CM。优点有0.2W-0.75W超低空载损耗，4倍电容寿命，90%-88%电能转化效率，4000VAC隔离耐压，
300VAC浪涌抗性，有短路保护，过载保护，过压保护，过热保护等等，是理想的电压源。其中，
24V为电源总输入，主控板还需要一个5V电压源来供电，故额外采用了一个24V转5V的降压稳压模块，其具有双USB输出，输入为6V-40V，输出为5V/3A（MAX），效率92%，开关频率
150KHZ，工作温度为-40-+58℃，尺寸为L_59mm*W_21mm*H_17mm。电源模块分别与主控板和电机驱动模块相连接，以实现供电。电推杆38通过继电器与电源模块相连，继电器默认关闭，而继电器通过主动板控制，主控板可控制继电器闭合来实现电推杆38正反接，从而控制其前进和后退，以实现推块39的前进和后退。

[0037] 本优选的实施例中，控制系统还包括有显示模块，显示模块采用5寸基本型的USART HMI智能串口屏来进行显示。串口屏由串口指令控制，人机界面的制作全部由上位机软件完成，下位MCU仅仅只需要用过串口与设备交互指令，提高开发效率。其具有多种调试方式，支持串口下载和SD卡下载，支持PC端模拟调试，支持模拟器和设备同步调试。并且会自动在线升级，上位软件自动在线升级，当设备下载最新的上位软件编译出来的资源文件后固件自动升级。本发明采用的串口屏具体参数为，型号TJC8048T050_011R，触摸方式为电阻式触摸，分辨率为800*480，显示区对角线尺寸为5.0INCH，通讯接口为USART串行接口，接口电平为3.3CMOS(兼容5V)，工作电压为4.75-7V，工作温度为-20/+70℃，FLASH空间为16MB，RAM空间为5048BYTE。用主控板的串口对其进行控制，非常方便且便于开发。显示模块安装在桶体1顶部的顶壳14的顶面。

[0038] 桶体1内设置有用以检测储放桶5是否存满垃圾的检测模块，检测模块与主控板相连接。检测模块用于检测储放桶5是否放满了垃圾，以提醒用户清理垃圾。检测模块采用E3F-DS30C4型号的光电开关，又称光电传感器，是一种漫反射式的光电开关，其响应快，寿命长。其使用了IP67防护结构，内部有短路保护，抗干扰性强，使用寿命长，具有运行指示灯，在10-30CM内可调节检测距离。透明和不透明物都可以检测，其工作电压为6-36VDC，产品尺寸为23MM直径，材质为ASX塑料（外壳），输出方式为NPN型直流三线常开。高工作电压可以保证其工作稳定，但其输出电压也会因此过高，导致主控板引脚接受不了，因此需要一个继电器来转换电路。光电开关采用24V输入，故采用了DC24V的HH64P继电器，该继电器具有阻燃外壳，耐高温耐腐蚀，强度高，其引脚为合金材质，抗氧化导电性强，线圈为全紫铜线圈，稳定可靠。本优选的实施例中，检测模块用来检测垃圾桶是否放满垃圾，通过4个光电开关来进行监控。当有一组开关触发时，光电开关输出24V高电平，从而导通继电器，而低电平通过继电器连接到主控板，主控板相应IO口拉高，当继电器导通，主控板相应IO拉低，主控板触发外部中断。当触发中断后，进入中断程序，此时程序在中断停留3秒，3秒过后，单片机再次检查此IO口电平状态，如果还为低，则垃圾桶确实满了，如果为高，则认为是误触发。当确认为垃圾桶满后，主控板会发送数据到串口屏（显示模块），串口屏会执行相应动作，并显示相应的储放桶5放满垃圾的信号（如图形、文字等），以提示人们处理。当处理后，用户可通过串口屏消除提示。

[0039] 本发明的一个优选的使用过程为：使用者在智能分类垃圾桶旁说出特定的唤醒词以唤醒语音识别模块，语音识别模块被唤醒后反馈给主控板，主控板收到信号后控制语音播放模块，播放相应的语音以提示并引导使用者说出待投入的垃圾的具体名称或类别，并让使用者将垃圾从垃圾入口2处投入；语音识别模块识别语音，并向主控板发送指令，主控板根据语音识别模块的指令，确定待投入的垃圾所属的具体分类，并判定垃圾所对应的类别的储放桶5的位置（不同类别的储放桶5的位置已预先确定）；此时，上部旋转盘缺口33与垃圾入口2相对齐，而下部旋转盘缺口43与上部旋转盘缺口33相错开，此时，垃圾位于下部旋转盘42的顶面上、上部旋转盘32的两块侧板34之间，当需要进行压缩垃圾时，主控板控制电推杆38，电推杆38推动推块39以实现垃圾的压缩，垃圾压缩完后电推杆38带动推块39复位；主控板通过电机驱动模块驱动第一电机31和第二电机41同时运转，以带动上部旋转盘32和下部旋转盘42同时运转，以使得上部旋转盘缺口33与对应类别的储放桶5的敞口相对，此时垃圾依然位于下部旋转盘42的顶面上，然后主控板通过电机驱动模块驱动第二电机41运转，以使得下部旋转盘缺口43与上部旋转盘缺口33相对齐，此时形成一个与储放桶5的敞口相对的口子，此时垃圾从该口子掉落到相对应类别的储放桶5内，完成垃圾投入和分类。
由于侧板34的存在，不管是垃圾的压缩还是下部旋转盘42相对上部旋转盘32的转动，垃圾不会乱跑，依然位于两块侧板34之间的上部旋转盘缺口33处。垃圾投放完成后，第一电机31和第二电机41分别驱动上部旋转盘32和下部旋转盘42复位，以等待下一次垃圾投入。

[0040] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。