一種新型智能掃地機器人的設(shè)計方案

危郭先 陳鑫

摘 要：隨著5G 時代的來臨，萬物互聯(lián)的浪潮已經(jīng)悄然遍布我們的生活。智能化的終端設(shè)備必然成為未來到來的鋪墊。因此，對于垃圾桶智能化方案的研究，提供一種與掃地機器人結(jié)合的智能化解決方案十分有必要，通過設(shè)計垃圾桶的結(jié)構(gòu)，使其能自動感應(yīng)開蓋，鋪設(shè)和封裝垃圾袋，提醒清倒垃圾和作為掃地機器人的充電座。新型智能掃地機器人提高家居智能化水平，讓生活更加智能。

關(guān)鍵詞：垃圾桶;智能化;掃地機器人

0 引言

隨著城市人口的增長，家居生活的質(zhì)量需求也在逐步提高，對于垃圾桶這樣的工具來說，已經(jīng)是人類生活的必須品。在科技的進步下，智能化的家居產(chǎn)品是市場發(fā)展的趨勢，通過對智能垃圾桶市場前景的分析，多數(shù)傳統(tǒng)垃圾桶行業(yè)都推出了各自的智能感應(yīng)垃圾桶，這必將是智能垃圾桶發(fā)展的趨勢。購買家用智能感應(yīng)垃圾桶也必將成為老百姓的消費習(xí)慣。對垃圾桶的容量、防止異味逸出和回收都是對垃圾桶亟需創(chuàng)新和改進的方向，為此我們研究性的提出關(guān)于智能垃圾桶與掃地機器人的結(jié)合，開發(fā)新的改進思路。

1 外觀設(shè)計

1.1 整體外觀

通過掃地機器人和智能垃圾桶相結(jié)合，在已經(jīng)智能化的掃地機器人的基礎(chǔ)上讓垃圾桶的外觀設(shè)計更具有現(xiàn)代感和科技感。簡潔扼要的造型，讓產(chǎn)品于環(huán)境中不顯得突兀。硬朗的風(fēng)格體現(xiàn)出干凈利落的風(fēng)格，也更能凸顯家居設(shè)計的科技感。

1.2 結(jié)構(gòu)組成

由圖2所示，整體功能集中在內(nèi)桶和蓋子上，將垃圾桶設(shè)計成兩層的結(jié)構(gòu)方便清理和隔離元件。在外殼下端有掃地機器人充電樁和灰塵托盤。主要由以下三個模塊構(gòu)成：

1.吸風(fēng)罩、鋪袋風(fēng)扇組成自動鋪袋模塊;

2.熱塑封壓桿、滑動壓縮塊、驅(qū)動電機組成封口模塊;

3.桶體集成充電裝置組成掃地機器人充電模塊。

2創(chuàng)新功能設(shè)計

2.1自動開關(guān)桶蓋

在桶體上集成有紅外感應(yīng)模塊和語音識別，在有人靠近想要扔垃圾或者發(fā)出語音指令的時候，主控系統(tǒng)通過紅外模塊將識別到的數(shù)據(jù)，傳送給MCU進行處理，將數(shù)據(jù)傳送給舵機模塊控制舵機的運動。就會快速的響應(yīng)并打開垃圾桶蓋，可以在遠處喚醒投入垃圾桶，垃圾桶蓋邊緣斜面內(nèi)滑的設(shè)計也讓垃圾更方便準確的入桶。紅外識別器的高度差不多到一般人的膝蓋處，在雙手無法使用時，彎腿就可以實現(xiàn)自動開蓋。

2.2自動打包換袋

垃圾桶內(nèi)部左側(cè)設(shè)置了一個風(fēng)扇，在自動換袋時，開始工作把桶內(nèi)空氣由背部的出風(fēng)口抽出，抽出過程中，垃圾袋會因為氣壓原理垃圾袋會這個貼到垃圾桶內(nèi)壁上完成自動換袋操作。

2.3掃地機器人

掃地機器人完成清掃任務(wù)之后，或是在低電量的情況下，根據(jù)自動尋路，回到垃圾桶的底部，通過充電座進行充電。并且在充電的過程中可以將已經(jīng)收集的垃圾轉(zhuǎn)到灰塵托盤中，進而方便用戶清理。而且將一部分的連網(wǎng)模塊集成到垃圾桶的電池芯片盒內(nèi)，可降低掃地機器人的功耗比，也能簡化兩者的操作。

還可以將掃地機器人進行模塊化個性定制設(shè)計。滿足不同家庭的需求。實現(xiàn)更多功能。

2.4智能聯(lián)網(wǎng)

本產(chǎn)品通過物聯(lián)網(wǎng)模式進行手機操作可以實現(xiàn)遠程控制，可以出門在外用手機設(shè)定掃地機器人的工作時段，接收垃圾桶的信息提示、垃圾桶電池、垃圾容量和掃地機器人等信息。

數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸模塊傳送到平臺，然后再由平臺傳送到手機APP。智能垃圾桶上電后開始初始化，檢測各個設(shè)備是否正常，然后發(fā)送指令，然后通過數(shù)據(jù)傳輸模塊連接云平臺。紅外檢測模塊開始工作，如果檢測到紅外信號，紅外傳感器將數(shù)據(jù)傳送到MCU，MCU再將處理的數(shù)據(jù)傳送到舵機，實現(xiàn)開蓋與關(guān)蓋功能，如果桶內(nèi)傳感器檢測到垃圾桶桶裝滿，將會發(fā)送數(shù)據(jù)到手機APP端進行通知，同時關(guān)閉桶蓋。

2.5創(chuàng)新結(jié)構(gòu)

此產(chǎn)品由兩層桶構(gòu)成，主要的功能實現(xiàn)需要空間，兩層結(jié)構(gòu)剛好能夠為這一問題提供良好的解決方案。第一提供了元器件的安裝及工作空間也能夠起到很好的隔離作用，不會讓異味逸出，獨立的垃圾存儲倉也更方便后期的清潔。

垃圾桶的活動蓋分為兩層，一層是實現(xiàn)自動開蓋功能的，還有一層留有垃圾袋存儲空間，省去頻繁更換垃圾袋的步驟。這樣也能更好的防止異味逸出。

下部的掃地機器人充電處，結(jié)合灰塵托盤，在掃地機器人多次工作后才需要進行一次清理，大大減少了掃地機器人人工清理的次數(shù)，同時也節(jié)省了部分空間。

3實現(xiàn)流程

智能垃圾桶具體硬件模塊分為單片機最小系統(tǒng)、人體感應(yīng)電路模塊、紅外感應(yīng)模塊、舵機驅(qū)動模塊和電源電路模塊。對整個系統(tǒng)起邏輯控制作用的是本設(shè)計的主控模塊，它是整個系統(tǒng)最重要的組成部分，也是整個系統(tǒng)的核心。

采用比較可靠的芯片搭載系統(tǒng)，提供紅外感應(yīng)和語音識別功能模塊，包括Wi-Fi智聯(lián)。連接云平臺，由云平臺傳輸信息到手機APP。同樣通過手機APP也能將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_，再由云平臺對智能硬件發(fā)出指令。在人機直接交互時，直接命令具有優(yōu)先性。信號通過芯片處理對舵機進行命令使其進行工作。從而達到命令的目的。

4 總結(jié)

一般常見的掃地機器人和垃圾桶在日生活的使用上存在一些問題，為探究解決這些問題，為我們帶來全新的智能化家居簡單新體驗，就需要對原有的進行創(chuàng)新。物聯(lián)網(wǎng)是未來幾年的發(fā)展趨勢，抓住物聯(lián)網(wǎng)才能在將來有所發(fā)展。本文對智能垃圾桶做了細致全面的分析和介紹，幫助人們更好地了解智能垃圾桶的功能。提供的這些創(chuàng)新解決方案應(yīng)該能為傳統(tǒng)垃圾桶的智能起到作用。

在網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展的時代，跟隨它的浪潮，改變生活改變自我，未來的世界必將在這浪潮之中沖刷，留下的必定是創(chuàng)新和品質(zhì)。

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[6]秋葉夏風(fēng).版權(quán)聲明：CSDN博客.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能垃圾桶設(shè)計

[作者簡介] 危郭先（1999-），男，湖北荊州人，本科，武漢商學(xué)院機器人工程專業(yè);主要研究方向：工業(yè)機器人系統(tǒng)集成;

[通訊作者] 陳鑫（1988-），男，湖北武漢人，碩士，武漢商學(xué)院教師，工程師;主要研究方向：工業(yè)機器人系統(tǒng)仿真，視覺識別。

[基金項目] 武漢商學(xué)院2020年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃，項目號202011654020 名稱：智能掃地機器人。

（武漢商學(xué)院機電工程學(xué)院 ?湖北 ?武漢 ?430056）