智能垃圾分類系統(tǒng)

1、智能垃圾分類系統(tǒng)摘要：本文設(shè)想了一種基于Arduino的智能垃圾分類體系。該系統(tǒng)主要由電機(jī)驅(qū) 動(dòng)模塊、稱重模塊、壓力傳感器模塊、語音報(bào)警模塊等功能性模塊組成，以超聲 波傳感器、RPR220光電傳感器和Arduino為主要控制模塊為核心，通過各類傳感 器采集垃圾的分類信息，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換讓單片機(jī)發(fā)出指令對(duì)垃圾進(jìn)行區(qū)域分揀。 智能垃圾分類系統(tǒng)符合當(dāng)今大數(shù)據(jù)時(shí)代，具有一定的研究理論價(jià)值，更精準(zhǔn)的進(jìn) 行垃圾分類收集可以減少垃圾處理量和處理設(shè)備，降低處理成本，減少土地資源 的消耗，具有社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)三方面的效益，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：智能分類；垃圾；設(shè)計(jì)垃圾量很大，并且是連續(xù)產(chǎn)生的，有利用

2、潛力的同時(shí)也是有污染危害的。所 以對(duì)垃圾的合理分類進(jìn)行處理對(duì)于垃圾的減量化、資源化和無害化都有非常重大 的意義，同時(shí)有利環(huán)境的保護(hù)，符合我國的可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃。一、智能垃圾分類系統(tǒng)創(chuàng)新性的定義日常中，每個(gè)類別的垃圾往往包含了各式各樣的內(nèi)容，僅憑經(jīng)驗(yàn)，人們?cè)诜?類投放時(shí)難免出現(xiàn)偏差。通過應(yīng)用智能垃圾分類系統(tǒng)就可以很好的解決這個(gè)問題。 智能分類系統(tǒng)符合當(dāng)今大數(shù)據(jù)時(shí)代，具有一定的研究理論價(jià)值。為了提升土地資源的利用價(jià)值，降低垃圾處理的成本，更精確的完成對(duì)垃圾 的分類，減少垃圾處理量和進(jìn)行處理的設(shè)備量，具有一定的實(shí)際生活價(jià)值，符合 當(dāng)今可持續(xù)發(fā)展的潮流。二、目前智能垃圾分類系統(tǒng)關(guān)鍵性技術(shù)及設(shè)計(jì)1高

3、國富，謝少榮，羅均.機(jī)器人傳感器技術(shù)及應(yīng)用J.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2005.7120世紀(jì)80年代中期研制的Utah/MIT靈巧手，其外形與人手更接近。 Utah/MIT靈巧手包括3個(gè)具有4自由度的手指和一個(gè)拇指，其幾何尺寸與人手相 似，每個(gè)模塊由腱、滑輪傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。其中，觸摸傳感器和控制器之間的數(shù)據(jù) 通道是雙向的，因此可以獲得數(shù)據(jù)，并且可以根據(jù)數(shù)據(jù)融合方法選擇觸摸傳感器。 觸覺傳感器必須與其他類型的傳感器融合在一起，以便穩(wěn)定，快速和可靠地抓住 物體。本文設(shè)計(jì)的一種基于Arduino的智能垃圾分類系統(tǒng)在靈巧手機(jī)械的基礎(chǔ)上進(jìn) 行改進(jìn)通過使用其機(jī)械手上的兩根柔軟手指擠壓物體以完成抓取，機(jī)械手指上

4、安 裝由壓力傳感器模塊，可以簡易的檢測(cè)垃圾的剛體信號(hào)，與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對(duì)，通 過機(jī)械手的抓取功能將垃圾分類進(jìn)入不同的類型區(qū)域。2陳黃祥.智能機(jī)器人J.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2012.82機(jī)械手一般由三部分 組成：執(zhí)行器，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)和檢測(cè)裝置。手部是需要抓取的部分，根據(jù) 抓取物體的形狀、大小、重量、材料和操作要求有多種形式，如加持型、托持型 和吸附型等。為了在空間中的任何位置和方向上抓取物體，必須需要6個(gè)自由度。 自由度是關(guān)鍵的數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)中。選擇Arduino為主要控制模塊并在Arduino的基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)。通過信號(hào)接收 模塊接受來自柔性機(jī)械手上的壓力傳感器的信號(hào)，經(jīng)過控制模塊進(jìn)行分析處理

5、以 后進(jìn)行主要的分類活動(dòng)。在分選過程中，機(jī)器會(huì)掃描物體并通過傳感器測(cè)量物體的尺寸。使用其機(jī)械 手上的兩根柔軟手指擠壓物體以完成抓取，而手指上的壓力傳感器能夠測(cè)量抓住 物體所需要的力，并通過信號(hào)接收模塊接受來自柔性機(jī)械手上的壓力傳感器的信 號(hào)，將掃描結(jié)果與壓力傳感器獲得的各種材料數(shù)據(jù)相互對(duì)比匹配，分辨出物體材 質(zhì)后，機(jī)器會(huì)將其投入正確的垃圾種類區(qū)，完成垃圾分類，并且由于是軟體抓手 緣故，它可以更輕松的抓起各種形狀不規(guī)則的物品，從而實(shí)現(xiàn)更多種類的分類任 務(wù)。三、智能垃圾分類系統(tǒng)整體實(shí)現(xiàn)（一）系統(tǒng)整體的實(shí)現(xiàn)此智能垃圾分類系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能包括：垃圾箱體的自動(dòng)開關(guān)門、系統(tǒng)自動(dòng)識(shí) 別垃圾并分類、多個(gè)傳感器

6、相結(jié)合實(shí)現(xiàn)整體功能、大數(shù)據(jù)分析等功能。實(shí)現(xiàn)以上 這些功能可以使用戶方便投放垃圾，將二者初步隔離，進(jìn)行簡易的垃圾分類。該 設(shè)計(jì)使用Arduino作為主要的控制模塊，并在Arduino的基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)。（二）單片機(jī)最小系統(tǒng)Arduino 簡介智能垃圾分類系統(tǒng)的主要控制系統(tǒng)選在Arduino的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和開發(fā)， Ariduino可以通過各種各樣的傳感器來感知環(huán)境，由A/D轉(zhuǎn)換讓單片機(jī)發(fā)出指令， 通過控制其他裝置來反饋和影響環(huán)境。硬件部分用來做電路連接的Arduino電路 板，另一個(gè)Arduino IDE作為計(jì)算機(jī)中的程序開發(fā)環(huán)境。板子上的微控制器可以通 過Arduino編程語言進(jìn)行編程，并編譯成

7、二進(jìn)制文件。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊在電機(jī)驅(qū)動(dòng)方面，選擇了 L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。L298N是可以接受高電壓的電 機(jī)驅(qū)動(dòng)器，直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)均可被驅(qū)動(dòng)。一片驅(qū)動(dòng)芯片可以控制兩個(gè)直流減 速電機(jī)做不同動(dòng)作，在6V到46V的電壓范圍內(nèi)提供2A電流，并且具有過熱自斷 和反饋檢測(cè)的功能。L298N可以直接控制電機(jī)，并通過主控制芯片的I/O輸入設(shè) 置其控制級(jí)別，以驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。稱重模塊的設(shè)計(jì)投入箱體的垃圾重量可以實(shí)時(shí)送到稱重調(diào)控器上轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)垃圾的 精準(zhǔn)分析。電源模塊的設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電路的功能是確保電路的正常運(yùn)行。如果電壓低于穩(wěn)定電壓，電路將無法 正常工作，而高于穩(wěn)定電壓的電壓可能會(huì)損壞電路或保護(hù)電路。穩(wěn)壓電路圖如圖 所示。電源模塊主要用了穩(wěn)壓芯片L7805CV，1腳和3腳分別是輸入端和輸出端，2腳 接地。無需外接元件；內(nèi)部熱過載保護(hù)；輸出電流可達(dá)100mA ；內(nèi)部短路電流限 制就是L7805CV的四大特點(diǎn)。（三）系統(tǒng)軟件的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)程序整體流程圖電機(jī)結(jié)構(gòu)