自動(dòng)開蓋垃圾桶專利技術(shù)綜述

石夫雨+任紅玲+劉戀戀

摘 要：從自動(dòng)開蓋垃圾桶誕生至今，已經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)過去了，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，自動(dòng)開蓋垃圾桶從無到有，從不完善到逐漸完善，但是垃圾桶的設(shè)計(jì)離不開結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和功能設(shè)計(jì)，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和功能設(shè)計(jì)又都是以增強(qiáng)操作者的操作便利性為主要目的，目前自動(dòng)開蓋垃圾桶經(jīng)歷了幾代產(chǎn)品的更迭，本文以目前所檢索到的專利文獻(xiàn)為樣本，對(duì)垃圾桶在發(fā)展中有關(guān)自動(dòng)開蓋垃圾桶結(jié)構(gòu)和功能性方面的技術(shù)脈絡(luò)進(jìn)行梳理。

關(guān)鍵詞：垃圾桶；自動(dòng)開蓋；結(jié)構(gòu)；功能

中圖分類號(hào)：TS95 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 結(jié)構(gòu)性分支

在自動(dòng)開蓋垃圾桶的整個(gè)發(fā)展過程中，垃圾桶的驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置以及感應(yīng)裝置往往集中在同一申請(qǐng)文件中，為了避免重復(fù)說明，筆者在以下部分將三者穿插在一起進(jìn)行闡述，不再進(jìn)行單一細(xì)分。

申請(qǐng)人BERNARD GRAVES CHARLES在1956年07月16日提出的第一臺(tái)自動(dòng)開蓋式垃圾桶，但是該專利申請(qǐng)是通過線纜插頭來實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)的，因此，其在室外或者其他沒有電源的場(chǎng)合下的使用受到限制；另外，其在垃圾桶的桶壁上設(shè)置有開關(guān)按鈕或踏板，需要操作者去觸動(dòng)該開關(guān)按鈕或踏板將桶蓋開啟或關(guān)閉，因此，該垃圾桶的自動(dòng)程度不高。為了解決上述技術(shù)問題，并且隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，ONO TAIICHI在1973年07月05日提出了真正意義上的自動(dòng)開蓋垃圾桶，但是由于市場(chǎng)因素，上述垃圾桶在當(dāng)時(shí)并沒有得到廣泛的推廣，直到20世紀(jì)80年代，肯德基、麥當(dāng)勞等快餐行業(yè)在全球開始迅速擴(kuò)張，該垃圾桶方便、衛(wèi)生、效率高的優(yōu)點(diǎn)與快餐行業(yè)的訴求不謀而合，天時(shí)地利人和，造就了自動(dòng)開蓋垃圾桶在歷史舞臺(tái)中必然要一展身手。

接下來在20世紀(jì)90年代隨著傳感器技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，出現(xiàn)了光電傳感以及紅外傳感自動(dòng)開蓋垃圾桶，這一時(shí)期的專利申請(qǐng)相較于之前改動(dòng)較小，利用紅外傳感器為感應(yīng)裝置的信號(hào)觸發(fā)端儼然成為主流，代表有申請(qǐng)人DAY J申請(qǐng)的具有紅外發(fā)射器和接收器的垃圾桶（US19890454993A），由于大多數(shù)傳感器為紅外傳感器，前面已經(jīng)提到紅外感應(yīng)裝置不能很好地區(qū)分紅外光和日光不能有效識(shí)別穿梭的人流、爬過的蚊蟲，家居中不經(jīng)意經(jīng)過的寵物等，容易產(chǎn)生誤操作。

對(duì)此，申請(qǐng)人王土根提出一種能自動(dòng)翻蓋的垃圾桶（CN200420114274），該垃圾桶的驅(qū)動(dòng)電路包括紅外發(fā)射電路、紅外接收放大電路、微處理器及電機(jī)正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電路，紅外接收放大電路是使用三極管組成的微信號(hào)放大電路，改變了以往集成放大電路不能很好地區(qū)分太陽(yáng)光和紅外發(fā)射光，進(jìn)而有可能產(chǎn)生誤操作，并且其采用太陽(yáng)能電池作為電力供應(yīng)裝置，進(jìn)一步增大了垃圾桶的使用場(chǎng)合。

申請(qǐng)人徐士勇提出一種感應(yīng)垃圾桶（CN201320150145），為了解決傳感器敏感度過高以產(chǎn)生誤操作的缺陷，其將傳感器設(shè)置在桶蓋的后部，垂直朝上，且感應(yīng)距離進(jìn)行調(diào)短。這樣在使用時(shí)，使用者先將手在傳感器上擺動(dòng)一下，傳感器自動(dòng)將桶蓋開啟，從而可以有限地避免傳感器誤操作，但是由于降低了傳感器的敏感性，其操作者的體驗(yàn)感受應(yīng)該也會(huì)隨之變差；廣西大學(xué)也提出了一種非接觸式垃圾桶（CN201410771262），為了避免人體與垃圾桶的接觸避免只是經(jīng)過而不投垃圾的人造成誤操作，其當(dāng)感應(yīng)器感應(yīng)到有人持續(xù)位于桶本體附近一段時(shí)間后，在利用控制器控制桶蓋打開并維持在打開的狀態(tài)，直到感應(yīng)器感應(yīng)不到有人位于桶本體附近，控制器控制桶蓋閉合，然而其與申請(qǐng)人徐士勇提出了方案存在同樣的技術(shù)問題，那就是操作者的操作體驗(yàn)性能較差。

通過分析上述專利存在的技術(shù)問題，怎樣不以犧牲開蓋速度、感應(yīng)距離、感應(yīng)時(shí)間這些與操作體驗(yàn)息息相關(guān)的性能參數(shù)來實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確識(shí)別操作者意圖的技術(shù)方案的提出迫在眉睫，對(duì)此，無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院提出了一種非觸控式快速開合的垃圾回收裝置（CN201510026698），其提出的垃圾回收裝置包括手/手指識(shí)別子系統(tǒng)、艙門開合控制子系統(tǒng)，能夠?qū)囟葯z測(cè)及手指占空比檢測(cè)整合集成，可有效探測(cè)鑒別人手/手指，精準(zhǔn)判別用戶開啟垃圾箱的艙門的真實(shí)意圖，從而避免干擾物體，從而避免了垃圾桶桶蓋的盲目開閉，降低機(jī)械磨損，同時(shí)提高了垃圾桶的使用壽命，該垃圾桶適用于人流量擁擠的公共場(chǎng)所，如火車、公交以及商場(chǎng)等人流量大且空間受限的公共區(qū)域，對(duì)隨意以及不可避免地接近垃圾桶的物體不會(huì)做出誤操作，可以有目標(biāo)地進(jìn)行掃描識(shí)別，快速啟閉垃圾收集裝置。

隨著科技的發(fā)展，尤其是小米公司“智能家居”這一概念的提出，高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的家居環(huán)境成為多數(shù)人心目中的終極夢(mèng)想。

能夠行走的垃圾桶，這一概念始見于申請(qǐng)人WILSON K L在2006年03月10日提出的專利申請(qǐng)（US20060372402A），該垃圾桶底部設(shè)置有輪、電機(jī)，電機(jī)與輪相連，能夠驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)垃圾桶的自行移動(dòng)行走。

緊接著，申請(qǐng)人BROWN R A在2006年12月12日又提出了一種自行走垃圾桶（US20060609808A），該垃圾桶還包括路徑跟蹤單元，其能夠?qū)暗男凶呗窂竭M(jìn)行合理規(guī)劃，避免一些明顯的障礙物，而且該垃圾桶的驅(qū)動(dòng)裝置明顯更加成熟，還出現(xiàn)了履帶式的行走結(jié)構(gòu)。

正所謂站在巨人的肩上望得遠(yuǎn)，中國(guó)專利申請(qǐng)?jiān)谇叭说幕A(chǔ)上，對(duì)上述可行走的垃圾桶進(jìn)行了進(jìn)一步改進(jìn)，大連民族學(xué)院與2013年09月30日提出了一種基于聲音定位的智能垃圾桶裝置（CN201310460727），該垃圾桶包括中央處理模塊、聲音采集模塊，聲音數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，聲音識(shí)別模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，躲避障礙裝置，人體感應(yīng)裝置，利用聲音采集和識(shí)別模塊，實(shí)時(shí)采集用戶語(yǔ)音指令，經(jīng)過中央控制器的處理判斷，判斷是否有語(yǔ)音指令，如果有，則中央處理器向電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)出指令，向著用戶發(fā)出語(yǔ)音指令的位置移動(dòng)。本發(fā)明能夠?qū)τ脩舻恼Z(yǔ)音指令進(jìn)行定位和識(shí)別，當(dāng)用戶發(fā)出正確的語(yǔ)音指令時(shí)，垃圾桶自動(dòng)向用戶發(fā)出指令的地點(diǎn)移動(dòng)，遇見障礙將自動(dòng)開啟壁障，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定地點(diǎn)時(shí)，自動(dòng)開啟垃圾桶桶蓋。

安徽省新方尊鑄造科技有限公司于2014年11月10日也提出了一種具有自動(dòng)判斷需求的智能垃圾桶（CN201410631332 ），該垃圾桶具有運(yùn)動(dòng)模塊的萬(wàn)向輪和視覺識(shí)別系統(tǒng)的攝像頭，并設(shè)置了控制器進(jìn)行二者的控制和協(xié)調(diào)。將一些家庭中常見的垃圾物品如揉成一團(tuán)的紙團(tuán)、吃剩下的果皮、果核這些物品形狀預(yù)先輸入智能垃圾桶的控制器，當(dāng)智能垃圾桶的攝像頭發(fā)現(xiàn)人們手上有上述物品時(shí)控制器協(xié)調(diào)控制運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)萬(wàn)向輪向這些垃圾物品靠近，并自動(dòng)打開垃圾桶蓋等待垃圾的扔入。另外，在控制器中儲(chǔ)存一個(gè)人類招手動(dòng)作的識(shí)別，當(dāng)出現(xiàn)系統(tǒng)里面沒有預(yù)先輸入的物品形狀時(shí)，只要發(fā)現(xiàn)有人對(duì)其招手，智能垃圾桶也能迅速地運(yùn)動(dòng)到招手的位置，并打開垃圾桶蓋。

2 功能分支

在垃圾桶功能分支方面，主要包括分類、壓縮和密封功能，但由于篇幅有限，在此不再具體展開。

結(jié)語(yǔ)

筆者在文中主要對(duì)自動(dòng)開蓋垃圾桶的結(jié)構(gòu)和功能性兩方面對(duì)垃圾桶的技術(shù)發(fā)展、演變過程進(jìn)行了梳理，在結(jié)構(gòu)方面的改進(jìn)又主要分為驅(qū)動(dòng)部分、感應(yīng)部分和傳動(dòng)部分3條主線，在功能方面的改進(jìn)又主要分為分類、壓縮和密封3條主線，發(fā)現(xiàn)在結(jié)構(gòu)方面和功能方面的改進(jìn)主要反映在便利性方面，便利性作為改進(jìn)的終極目的是改進(jìn)的原動(dòng)力，同時(shí)又是對(duì)改進(jìn)效果進(jìn)行檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)，只有滿足便利性要求和市場(chǎng)需求的產(chǎn)品才能夠得以生存，希望能夠?qū)＠暾?qǐng)人有一定的指引作用。

參考文獻(xiàn)

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