中學生黑科技

孵化君

垃圾桶是城市中重要的基礎環衛設施，也是室內保持清潔的必備小物，然而由于它過于常見及普通，并沒有人過多注意。而經過幾名學生的設計制作，使它具備了一項極其特殊的功能，曾令很多專業的科技老師思考了很久都沒有實現，并且在以往國內重量級的青少年科創競賽平臺上也沒有過成功的先例。

這項功能便是——自動接物。

設計者為智能小桶實現了app遠程控制、肢體控制以及自動接物的功能，投入到日常生活中既可以節約人們的時間，又可以為人們提供娛樂，使得人們可以專心工作以及更好地享受生活。

核心技術1：Kinect骨骼追蹤

Kinect是源自于微軟的一項黑科技，能夠實時反饋20塊骨骼的三維位置和幀序列以及幀時間，具體原理是通過人工智能采集深度圖像特征點。

Kinect最早是應用于Xbox360和XboxOne主機的游戲設備。它讓玩家不需要手持或踩踏控制器，而是使用語音指令或手勢來操作Xbox360和XboxOne的系統界面。它也能捕捉玩家全身上下的動作，用身體來進行游戲，帶給玩家“免控制器的游戲與娛樂體驗”。

雖然微軟在去年秋天拋棄了Kinect這款產品，官方宣布停產，但全球創客對它的愛有增無減。

Kinect仍被運用到了很多除了游戲系統之外的應用層面，各種各樣的藝術家、機器人研究愛好者均開始利用Kinect展開各類項目，如控制機器人、虛擬試衣鏡及運動捕捉等。

學員通過相關算法，利用kinect獲取人體骨骼運動數據，并通過程序編寫實現骨骼位置信息的獲取，并與串口發送程序進行整合，從而實現了一個能完成人體骨骼數據獲取、數據處理、小車運動控制、數據發送等功能的系統性應用程序。

核心技術2：算法

智能小桶的算法是兩位設計者的原創代碼，同學們測試了超過500遍代碼后，一點一點改進，每個參數都測了幾十遍，不停的記錄、對比、分類統計分析才得出來的成果。

智能小桶的算法實現主要包括kinect人體骨骼結構數據獲取、編寫身體姿態識別算法及基于Kinect的物品落地點預測算法實現。

利用骨骼信息的拋物落地點估計算法以及利用C#的實現

當一個人要拋出一個物體時，通常情況下其動作可以分為以下幾種情況：從下往上拋，從上往下扔，從前往后扔。以從下往上拋的動作過程為例，可以分解為三個步驟：人手在基準線（可以是人的中心位置）以下，然后同時向前向上以弧線軌跡加速，在某個位置，突然開始減速，然而就在這個時候物體實際上已經脫離手掌，便得到了拋物時的初始運動狀態分析。之后，由拋物線計算公式，計算得到大致落地點的位置。

核心技術3：全向輪小車

設計者運用全向輪手機端APP通過藍牙與小車相連。通過遙感以及重力感應等操作方式可以實現對小車的控制。此外可以通過調試界面上對小車的PID參數，以及小車位置模式下的運動速度進行設置。

小車可以通過串口進行控制，在小車調教階段，通過Arduino與小車主控進行串口通信，實現小車在速度與位置模式下的控制，為電腦對小車的控制打下基礎。

未來暢想

本產品具有多種強大的功能，比如接垃圾，這一點可以讓人們養成良好的衛生習慣。再者，智能小桶可以幫助收拾東西的人們緩解心情。

智能小桶還具有強大的娛樂功能，主人可以在無聊的時候“逗小桶玩”。設計者預計，在現代社會，隨著人們的生活水平不斷上升，生活節奏不斷加快，人們都需要一款這樣節約時間的小桶。