可移動式智能分類垃圾車

【摘 要】隨著經濟的快速發展，人類文明同自然環境之間的矛盾進一步激化。對此，本文以分類回收金屬垃圾為主要研究對象，設計了可區分并回收金屬垃圾的智能分類垃圾車，主要是應用在在各式各樣的辦公樓宇中。從而達到保護環境的和提高資源利用率的目的。

【關鍵詞】智能分類垃圾車；自主導航；金屬回收；嵌入式系統；辦公樓

一、概述

我國現有的大多分類垃圾箱只能起到最基本的提醒作用、宣傳作用。究竟哪些是“可回收”、哪些是“不可回收”的垃圾幾乎沒有人會告訴你答案。所以，這種模糊、抽象、概念化的“標識”實際意義不大。

本文通過基于嵌入式開發技術的應用和多種接近開關傳感器的配合使用，設計了可自主移動功能的智能分類垃圾車，具有分揀金屬垃圾、自主智能導航、儲滿度智能檢測、短信通知、智能避障等功能，主要適合應用在各式各樣的辦公樓宇里，可起到代替多個固定式傳統垃圾桶的作用，更有效的減少了人力物力，降低成本。

對于生活中人們所產生的各種金屬類垃圾，分揀準確度現已達到96%以上。智能垃圾車內部也帶有儲滿度檢測功能，通過多個紅外傳感器的相互配合，內部垃圾儲滿度當達到90%以上時將會自動聯系管理人員及時處理，這種智能化管理方式非常靈活、方便，而又實用。不僅如此，本文設計的智能垃圾車還具有自主導航和智能避障的創新功能，

這樣的一輛可移動式的智能分類垃圾車便可起到代替多個固定式傳統垃圾桶的作用，更有效的減少了人力物力，降低成本。

二、可移動式智能分類垃圾車系統

本文所設計提出的可移動式智能分類垃圾車可分揀生活中最常見金屬垃圾，例如：可樂易拉罐，鐵皮罐頭盒等等。

智能垃圾車所使用的主控是飛思卡爾公司的MC9S12XS128MAL 16位單片機芯片，總線主頻最高可達40M Hz，配有5v電源供電，工作高速并且穩定。該智能垃圾車所涉及到的單片機硬件模塊包括：ADC模數轉換模塊、跳邊沿檢測模塊、PWM輸出模塊以及串口通信等模塊。

可移動式智能分類垃圾車主要是由四個部分組成，分別是金屬垃圾智能識別系統、用戶交互系統、垃圾處理系統、自主導航系統。

（一）金屬垃圾智能識別系統

1、功能介紹

金屬垃圾智能識別系統是本文設計的智能分類垃圾車的最核心功能，首先通過紅外傳感器的數字高低電平信號進行分析有無物體或者垃圾靠近，如有靠近時，紅外傳感器便會檢測到并在信號線上產生持續的低電平，否則，常態保持5v高電平。從而可以區分并判斷有無投入垃圾的具體動作的發生。如有垃圾投入，紅外傳感器信號線便會持續產生低電平，單片機進而通過電磁感應型金屬接近開關區分并分析投入垃圾是否是金屬垃圾。具體實現方法與紅外傳感器類似，常態無金屬靠近時，信號線保持5v高電平，反之檢測到有金屬物體靠近時，信號線輸出低電平信號。

2、安裝位置及實現方法

經過多次的樣本測試和統計總結后，最終將智能分類垃圾車上的紅外傳感器和金屬接近開關傳感器固定在投入口的正上方2cm出，2個傳感器并排集中于中間位置，這樣可以最大程度上實現金屬垃圾的分類功能。而在實現算法上，為了避免偶然產生的電平信號而帶來的誤判結果，采用50ms定時，間隔掃描的檢測方法。

（二）用戶交互系統

1.用戶交互系統則是完成與路人及相關管理人員的交互功能。基于垃圾投入口正上方的紅外傳感器，當有路人靠近并投放垃圾時，紅外傳感器信號線產生低電平，用戶交互系統檢測并分析此信號，之后傳遞給微處理器，微處理器當得到信號后會發出語音提醒信號，禮貌提醒用戶：“謝謝您的使用，請投入垃圾！”。

2.安全行駛檢測系統：垃圾車的多個方向都裝有紅外傳感器和超聲波傳感器，這樣即使在行駛過程有行人迎面走來時，它也會自動停下并等待行人離開。因此可以很好保證其不會與行人相碰撞，即保護了行人也保護了智能垃圾車本身。

（三）垃圾處理系統

1、功能介紹

垃圾投入檢測系統是當投入垃圾時，垃圾車正前上方的紅外傳感器就會感應到物體靠近，信號線產生低電平，單片機檢測到之后發出相應動作信號。

在箱體的內部裝有紅外傳感器，箱內的紅外傳感器當檢測到垃圾車內部達到一定的儲滿度后，會自動呼叫工作管理人員及時處理垃圾，

2、機械方案

控制器接收到信號后，控制電機使投放箱蓋繞軸打開，同時金屬式接近開關辨別所投放垃圾是否為金屬，若為金屬則對分類格柵發出信號使分類格柵繞軸朝對應方向翻轉，從而達到金屬垃圾或非金屬垃圾都能夠投放到對應的內筒中。箱內的紅外傳感器當檢測到垃圾內部達到一定的儲滿度后，會自動呼叫工作管理人員處理垃圾，這樣就解決了普通垃圾箱因存儲垃圾過多而導致的使用年限降低，箱體臟亂等問題，并大大減小了環衛工人的工作量。

（四）自主導航系統

1、功能介紹

自主導航系統：可實現垃圾車按預設軌跡自主行駛，這樣一輛可移動式的智能分類垃圾車便可起到代替多個固定式垃圾桶的作用，更有效的減少了人力物力，降低成本。

2、控制原理

自主導航驅動系統包括行走輪、電感傳感器、電機驅動等。我們在智能垃圾車正下方位置安裝了3個橫放的電感線圈。并且在預定的軌道上，有鋪設載有50Hz不斷變化的交流電銅線，其所產生的變化的磁場在穿過智能垃圾車正下方的電感線圈后會感應產生不同的感應電動勢，隨著距離中心導線的距離不同，所產生的感應電動勢大小也不同。

將磁場強度大小轉換為電壓大小送往單片機進行ADC轉換。轉換后的數字量經過運算得出小車與中心線的位置，從而通過PWM波脈寬的控制不同的差速比。這樣就可以完成預定的自主行駛功能了。

三、結束語

可移動式智能分類垃圾車旨在促進城市辦公樓宇的金屬垃圾的分類和回收，解決大量的傳統垃圾桶混合收集的問題。本文的設計對于常見的各種金屬類垃圾，分揀準確度現已達到96%以上。

智能垃圾車內部也帶有儲滿度檢測功能，通過多個紅外傳感器的相互配合，內部垃圾儲滿度當達到90%以上時將會自動聯系管理人員及時處理，這種智能化管理方式非常靈活、方便，而又實用。不僅如此，本文設計的智能垃圾車還具有自主導航和智能避障的創新功能，通過進一步對嵌入式開發技術的深入研究和多種智能傳感器的功能擴展，可以進一步的擴展相應的垃圾識別功能，如玻璃類制品、紙張類制品等等。

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