基于樹莓派的智能垃圾分類桶設(shè)計

王雪 葉長青 杜雨洋

摘要：此設(shè)計針對當(dāng)前社會對于垃圾分類行業(yè)需求，設(shè)計了一款以樹莓派（Raspberry Pi），microbit為主控實現(xiàn)信息交流傳輸，采用語音識別模塊，樹莓派原裝攝像頭（raspberry camera）作為外部環(huán)境信息獲取端，結(jié)合外圍電路及部分硬件的低成本，應(yīng)用性高的智能語音垃圾分類桶。該桶通過對外圍環(huán)境垃圾名稱的語音分析或者攝像頭對垃圾圖像的識別，再通過舵機控制對應(yīng)垃圾桶的開合而實現(xiàn)整個垃圾分類的過程。

關(guān)鍵詞：垃圾分類;樹莓派;microbit;語音識別;圖像分類

中圖分類號：TP18? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）25-0114-02

Abstract：In view of current social demand for garbage classification industry， this paper Designs a Raspberry Pi， Microbit as the main control to achieve information exchange and transmission， using speech recognition module， Raspberry Pi original camera as the external environment information acquisition end， combined with the peripheral circuit and some hardware of low cost， high application of intelligent voice garbage sorting bucket.The bucket identifies the right garbage type through the voice analysis of the garbage name in the peripheral environment or the adoption of the garbage image by the camera， and then realizes the whole garbage sorting process by controlling the opening and closing of the corresponding garbage cans through the steering gear

Key words：garbage classification;raspberry pi; microbit; automatic speech recognition; image classification

1? 引言

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的提高和人們生活水平的不斷改善，人們的追求不再停留于當(dāng)前的物質(zhì)需求而要尋求長遠(yuǎn)的可持續(xù)的發(fā)展，從而衍生出垃圾分類等一系列的綠色產(chǎn)業(yè)鏈需求，但在我國垃圾分類尚處于起步階段，群眾的思想意識還不是很強，大體上并不能構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)化科學(xué)化的垃圾分類，因此垃圾分類需始于設(shè)計。

設(shè)計采用了樹莓派、microbit為主控;結(jié)合了串口傳輸技術(shù)、百度云圖像分類技術(shù)SDK以及計算機技術(shù)，設(shè)計了一款具備可選擇語音識別分類模式和圖像識別分類模式的垃圾分類桶[1]。

2 系統(tǒng)方案設(shè)計

語音智能垃圾分類的總體設(shè)計框圖如圖1所示。在本設(shè)計中主要包含語音識別模塊和圖像識別模塊兩個部分。語音識別模塊以microbit為主控板，以語音識別模塊為媒介獲取外接垃圾名稱的語音信息及時分析處理，控制對應(yīng)舵機開合并調(diào)用MP3模塊儲存的聲源信息進(jìn)行反饋出對應(yīng)垃圾名稱;圖像識別模塊以樹莓派為主控板，以樹莓派3B+攝像頭采集外界環(huán)境垃圾圖像為反饋端，主板調(diào)用百度云識別庫進(jìn)行信息處理分析對應(yīng)垃圾種類，在控制對應(yīng)舵機開合完成分類。

3 系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計

3.1語音識別分類模塊

語音識別模塊主要通過USB設(shè)置器連接電腦端對其內(nèi)容進(jìn)行初始化和燒錄入相應(yīng)的垃圾識別名稱，在其啟動時獲取環(huán)境音與模塊內(nèi)的垃圾名稱發(fā)音對照[2]。輸入垃圾名稱命令每類可燒錄255條，滿足家庭日常垃圾分類需求。

按鍵模塊有滑動按鍵和按鈕按鍵，滑動按鍵用于切換語音識別模式，是為喚醒詞模式或按鍵輸入模式，喚醒模式通過規(guī)定漢字發(fā)音喚醒后再進(jìn)行垃圾識別的音標(biāo)對照，按鍵模式通過按下按鍵同時說出垃圾名稱進(jìn)行音標(biāo)對照。按鍵模式都是為了避免機器長期工作外界噪音對其識別干擾。

對MP3模塊進(jìn)行錄入垃圾名稱的音頻，在實現(xiàn)垃圾名稱識別后進(jìn)行調(diào)用MP3中的音頻小音箱進(jìn)行播報實現(xiàn)語音信息反饋[3]。

Microbit擴(kuò)展板主要是為各個硬件之間提供信息交流的中介連接器件，主要提供I/O口，上電電路端，和數(shù)據(jù)傳輸接口。

Microbit是語音識別分類模塊的主控，可通過在線式網(wǎng)絡(luò)圖形編程聯(lián)絡(luò)相應(yīng)器件之間的信息交流，該硬件具有可靠性高，耐用性強，功耗低，價格優(yōu)廉易上手的特點。

3.2圖像識別分類模塊

樹莓派3B+是圖像識別分類模塊的主控，該硬件模塊系統(tǒng)是基于Linux的開放源代碼的硬件平臺，外設(shè)8xGPIO、UART、I2C、帶兩個選擇的SPI總線，+3.3V，+5V，ground（負(fù)極），被美譽為信用卡片式電腦。該樹莓派主要用于連接microbit進(jìn)行數(shù)據(jù)交流[4]。

樹莓派原裝攝像頭通過樹莓派命令行啟用、調(diào)用和設(shè)置分辨率，圖像識別原理主要通過樹莓派調(diào)用百度云圖像分類SDK與攝像頭采集圖像對比，數(shù)據(jù)分析相似度達(dá)到某個閾值得出識別結(jié)果信號傳回樹莓派控制microbit相應(yīng)舵機開合實現(xiàn)分類。