一种家用语音控制智能分类垃圾桶的设计

2019-07-12

据中国城市环境卫生协会统计,我国每年会产生近 10 亿吨各类垃圾,其中生活垃圾产生量约 4 亿吨,建设垃圾产生量约5 亿吨,其中属于生活垃圾的餐厨垃圾量在 1000 万吨左右,这个数字无疑是非常巨大的。并且随着我国城镇化进程的不断加快以及人民物质生活水平的逐渐提高,城镇生活垃圾每年还在以 5%-8%左右的速度进行递增,这对于未来环境的保护治理来说是一个巨大的隐患,我将设计一款新型智能分类垃圾桶帮助人们对生活中的垃圾进行分类放置处理。

现如今对于生活中产生的垃圾在源头上进行分类处置已成为环境治理过程中越来越重要的一个环节。生活垃圾可以被分为可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾和其他垃圾四类,目前我们生活中产生的垃圾主要为可回收垃圾和厨余垃圾这两大类。虽然在 2017 年 3 月 18 日国务院就已经发布了《生活垃圾分类制度实施方案》,期望以此来指导人们对生活垃圾进行分类,可是在实际生活中大部分人依然没有意识来进行基本的分类和投放。垃圾是被放错位置的资源,

特别是在厨余垃圾方面,它本可以用于做肥料、生物燃料等,但是由于人们没有在源头上将其和其他垃圾进行区分处置,这就导致了我国厨余垃圾回收利用率极低的尴尬结果,再加上厨余垃圾容易腐烂或者变质,如不及时进行处理则会滋生细菌、散发恶臭,这对于人们生存环境的质量也有很大的危害。

1 研究目的

针对现阶段存在的这些问题,我设计开发一种可以通过语音识别来进行控制的垃圾桶,这种智能分类垃圾桶不仅可以节省人类对垃圾分类放置的劳动力和思考时间,还可以帮助培养人们垃圾分类处理的意识和养成对垃圾进行分类的习惯。

2 研究过程

从生活中现有的普通垃圾桶出发,将日常生活中用到的垃圾桶进行了改装处理,在桶身安装语音接收及计算处理装置进行信息的处理,接触触发装置进行位置的判断,电力驱动装置用于垃圾桶的移动。改装后的成品具有“一般垃圾桶”和“厨余垃圾桶”这两个部分,同时为了使垃圾桶的清洁更加方便,我将其设计成了独立的半圆形状(如图 1 所示),“一般垃圾桶”与“厨余垃圾桶”能在没有进行使用的空闲期自动合并到一起,便于摆放在客厅或餐厅较隐蔽的角落固定位置,这样的处理方式可以最大限度的节省生活空间。

(1)语音接收模块

在上述设计垃圾桶的外观基础上,在每一个垃圾桶底部都设计安装了语音识别控制模块。这个模块通过对人们发出的相关语音指令进行识别计算,然后作出相应的应答反应操作:当接收到的语音控制为“一般垃圾”时,“一般垃圾桶”下方的相应电路自动接通,在工作状态下的马达带动下,安装在智能分类垃圾桶底部的轮轴开始转动,带动“一般垃圾桶”由原有位置移动到预先设定投放垃圾的固定位置等待下一步指令,在使用者投放处理完垃圾后,使用者手动按下“回程”键,“一般垃圾桶”即可以自动回到原有摆放位置;相应的,“厨余垃圾桶”的语音控制为“厨余垃圾”,使用方法与一般垃圾桶相同。控制上述反应顺利进行的电路设计如图 2 所示,其中马达 1 和马达 2 控制的轮子转动方向相反,智能分类垃圾桶在未被进行使用处理的情况下,手动回程键保持为自动断开状态。

(2)返程驱动模块:考虑到垃圾桶在接受到“回程”指令回到设定位置后,马达 2 需要自动跳转到断路状态。为实现这个目的,我在设计手动回程键装置时特意选择了弹簧开关作为装置的核心部件。即通过预先测算垃圾桶回程所需时间,来设定弹簧片自动回弹时间,当垃圾桶回到预设位置后,触发到安装在另一垃圾桶桶身上的反馈装置,弹簧片回弹开关将自动断开,然后休眠进入待机状态,准备接收下一次的触发指令。最终版本的语音控制智能分类垃圾桶结构示意图如图 3 所示。

3 进一步研究计划

后期将会对这个智能分类垃圾桶的外观及内部装置进行改进更新,采用更加环保耐用的材料进行替换 [5] ;现阶段的电力装置需要通过电池来进行提供,未来将通过一定的技术手段将其改良为便携的充电样式,在起到增强其环保性的同时提升其待机工作时长。


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