自動開蓋垃圾桶專利技術綜述

石夫雨+任紅玲+劉戀戀

摘 要：從自動開蓋垃圾桶誕生至今，已經半個多世紀過去了，經過幾十年的發展，自動開蓋垃圾桶從無到有，從不完善到逐漸完善，但是垃圾桶的設計離不開結構設計和功能設計，而結構設計和功能設計又都是以增強操作者的操作便利性為主要目的，目前自動開蓋垃圾桶經歷了幾代產品的更迭，本文以目前所檢索到的專利文獻為樣本，對垃圾桶在發展中有關自動開蓋垃圾桶結構和功能性方面的技術脈絡進行梳理。

關鍵詞：垃圾桶；自動開蓋；結構；功能

中圖分類號：TS95 文獻標志碼：A

1 結構性分支

在自動開蓋垃圾桶的整個發展過程中，垃圾桶的驅動裝置、傳動裝置以及感應裝置往往集中在同一申請文件中，為了避免重復說明，筆者在以下部分將三者穿插在一起進行闡述，不再進行單一細分。

申請人BERNARD GRAVES CHARLES在1956年07月16日提出的第一臺自動開蓋式垃圾桶，但是該專利申請是通過線纜插頭來實現電力供應的，因此，其在室外或者其他沒有電源的場合下的使用受到限制；另外，其在垃圾桶的桶壁上設置有開關按鈕或踏板，需要操作者去觸動該開關按鈕或踏板將桶蓋開啟或關閉，因此，該垃圾桶的自動程度不高。為了解決上述技術問題，并且隨著傳感器技術的發展與應用，ONO TAIICHI在1973年07月05日提出了真正意義上的自動開蓋垃圾桶，但是由于市場因素，上述垃圾桶在當時并沒有得到廣泛的推廣，直到20世紀80年代，肯德基、麥當勞等快餐行業在全球開始迅速擴張，該垃圾桶方便、衛生、效率高的優點與快餐行業的訴求不謀而合，天時地利人和，造就了自動開蓋垃圾桶在歷史舞臺中必然要一展身手。

接下來在20世紀90年代隨著傳感器技術的進一步發展，出現了光電傳感以及紅外傳感自動開蓋垃圾桶，這一時期的專利申請相較于之前改動較小，利用紅外傳感器為感應裝置的信號觸發端儼然成為主流，代表有申請人DAY J申請的具有紅外發射器和接收器的垃圾桶（US19890454993A），由于大多數傳感器為紅外傳感器，前面已經提到紅外感應裝置不能很好地區分紅外光和日光不能有效識別穿梭的人流、爬過的蚊蟲，家居中不經意經過的寵物等，容易產生誤操作。

對此，申請人王土根提出一種能自動翻蓋的垃圾桶（CN200420114274），該垃圾桶的驅動電路包括紅外發射電路、紅外接收放大電路、微處理器及電機正反轉驅動電路，紅外接收放大電路是使用三極管組成的微信號放大電路，改變了以往集成放大電路不能很好地區分太陽光和紅外發射光，進而有可能產生誤操作，并且其采用太陽能電池作為電力供應裝置，進一步增大了垃圾桶的使用場合。

申請人徐士勇提出一種感應垃圾桶（CN201320150145），為了解決傳感器敏感度過高以產生誤操作的缺陷，其將傳感器設置在桶蓋的后部，垂直朝上，且感應距離進行調短。這樣在使用時，使用者先將手在傳感器上擺動一下，傳感器自動將桶蓋開啟，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，其操作者的體驗感受應該也會隨之變差；廣西大學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過而不投垃圾的人造成誤操作，其當感應器感應到有人持續位于桶本體附近一段時間后，在利用控制器控制桶蓋打開并維持在打開的狀態，直到感應器感應不到有人位于桶本體附近，控制器控制桶蓋閉合，然而其與申請人徐士勇提出了方案存在同樣的技術問題，那就是操作者的操作體驗性能較差。

通過分析上述專利存在的技術問題，怎樣不以犧牲開蓋速度、感應距離、感應時間這些與操作體驗息息相關的性能參數來實現準確識別操作者意圖的技術方案的提出迫在眉睫，對此，無錫職業技術學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/手指識別子系統、艙門開合控制子系統，能夠將溫度檢測及手指占空比檢測整合集成，可有效探測鑒別人手/手指，精準判別用戶開啟垃圾箱的艙門的真實意圖，從而避免干擾物體，從而避免了垃圾桶桶蓋的盲目開閉，降低機械磨損，同時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所，如火車、公交以及商場等人流量大且空間受限的公共區域，對隨意以及不可避免地接近垃圾桶的物體不會做出誤操作，可以有目標地進行掃描識別，快速啟閉垃圾收集裝置。

隨著科技的發展，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、環保的家居環境成為多數人心目中的終極夢想。

能夠行走的垃圾桶，這一概念始見于申請人WILSON K L在2006年03月10日提出的專利申請（US20060372402A），該垃圾桶底部設置有輪、電機，電機與輪相連，能夠驅動輪轉動，實現垃圾桶的自行移動行走。

緊接著，申請人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，其能夠對垃圾桶的行走路徑進行合理規劃，避免一些明顯的障礙物，而且該垃圾桶的驅動裝置明顯更加成熟，還出現了履帶式的行走結構。

正所謂站在巨人的肩上望得遠，中國專利申請在前人的基礎上，對上述可行走的垃圾桶進行了進一步改進，大連民族學院與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，聲音數據存儲模塊，聲音識別模塊，電機驅動模塊，躲避障礙裝置，人體感應裝置，利用聲音采集和識別模塊，實時采集用戶語音指令，經過中央控制器的處理判斷，判斷是否有語音指令，如果有，則中央處理器向電機驅動模塊發出指令，向著用戶發出語音指令的位置移動。本發明能夠對用戶的語音指令進行定位和識別，當用戶發出正確的語音指令時，垃圾桶自動向用戶發出指令的地點移動，遇見障礙將自動開啟壁障，當到達預定地點時，自動開啟垃圾桶桶蓋。

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判斷需求的智能垃圾桶（CN201410631332 ），該垃圾桶具有運動模塊的萬向輪和視覺識別系統的攝像頭，并設置了控制器進行二者的控制和協調。將一些家庭中常見的垃圾物品如揉成一團的紙團、吃剩下的果皮、果核這些物品形狀預先輸入智能垃圾桶的控制器，當智能垃圾桶的攝像頭發現人們手上有上述物品時控制器協調控制運動系統萬向輪向這些垃圾物品靠近，并自動打開垃圾桶蓋等待垃圾的扔入。另外，在控制器中儲存一個人類招手動作的識別，當出現系統里面沒有預先輸入的物品形狀時，只要發現有人對其招手，智能垃圾桶也能迅速地運動到招手的位置，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。

結語

筆者在文中主要對自動開蓋垃圾桶的結構和功能性兩方面對垃圾桶的技術發展、演變過程進行了梳理，在結構方面的改進又主要分為驅動部分、感應部分和傳動部分3條主線，在功能方面的改進又主要分為分類、壓縮和密封3條主線，發現在結構方面和功能方面的改進主要反映在便利性方面，便利性作為改進的終極目的是改進的原動力，同時又是對改進效果進行檢驗的標準，只有滿足便利性要求和市場需求的產品才能夠得以生存，希望能夠對專利申請人有一定的指引作用。

參考文獻

[1]程爭鳴.借鑒西式快餐發展的經驗 興有特色的中式快餐市場[J].商業經濟文薈，1998（1）：34-37.endprint