一種家用語音控制智能分類垃圾桶的設計

2019-07-12

據中國城市環境衛生協會統計,我國每年會產生近 10 億噸各類垃圾,其中生活垃圾產生量約 4 億噸,建設垃圾產生量約5 億噸,其中屬于生活垃圾的餐廚垃圾量在 1000 萬噸左右,這個數字無疑是非常巨大的。并且隨著我國城鎮化進程的不斷加快以及人民物質生活水平的逐漸提高,城鎮生活垃圾每年還在以 5%-8%左右的速度進行遞增,這對于未來環境的保護治理來說是一個巨大的隱患,我將設計一款新型智能分類垃圾桶幫助人們對生活中的垃圾進行分類放置處理。

現如今對于生活中產生的垃圾在源頭上進行分類處置已成為環境治理過程中越來越重要的一個環節。生活垃圾可以被分為可回收垃圾、廚余垃圾、有害垃圾和其他垃圾四類,目前我們生活中產生的垃圾主要為可回收垃圾和廚余垃圾這兩大類。雖然在 2017 年 3 月 18 日國務院就已經發布了《生活垃圾分類制度實施方案》,期望以此來指導人們對生活垃圾進行分類,可是在實際生活中大部分人依然沒有意識來進行基本的分類和投放。垃圾是被放錯位置的資源,

特別是在廚余垃圾方面,它本可以用于做肥料、生物燃料等,但是由于人們沒有在源頭上將其和其他垃圾進行區分處置,這就導致了我國廚余垃圾回收利用率極低的尷尬結果,再加上廚余垃圾容易腐爛或者變質,如不及時進行處理則會滋生細菌、散發惡臭,這對于人們生存環境的質量也有很大的危害。

1 研究目的

針對現階段存在的這些問題,我設計開發一種可以通過語音識別來進行控制的垃圾桶,這種智能分類垃圾桶不僅可以節省人類對垃圾分類放置的勞動力和思考時間,還可以幫助培養人們垃圾分類處理的意識和養成對垃圾進行分類的習慣。

2 研究過程

從生活中現有的普通垃圾桶出發,將日常生活中用到的垃圾桶進行了改裝處理,在桶身安裝語音接收及計算處理裝置進行信息的處理,接觸觸發裝置進行位置的判斷,電力驅動裝置用于垃圾桶的移動。改裝后的成品具有“一般垃圾桶”和“廚余垃圾桶”這兩個部分,同時為了使垃圾桶的清潔更加方便,我將其設計成了獨立的半圓形狀(如圖 1 所示),“一般垃圾桶”與“廚余垃圾桶”能在沒有進行使用的空閑期自動合并到一起,便于擺放在客廳或餐廳較隱蔽的角落固定位置,這樣的處理方式可以最大限度的節省生活空間。

(1)語音接收模塊

在上述設計垃圾桶的外觀基礎上,在每一個垃圾桶底部都設計安裝了語音識別控制模塊。這個模塊通過對人們發出的相關語音指令進行識別計算,然后作出相應的應答反應操作:當接收到的語音控制為“一般垃圾”時,“一般垃圾桶”下方的相應電路自動接通,在工作狀態下的馬達帶動下,安裝在智能分類垃圾桶底部的輪軸開始轉動,帶動“一般垃圾桶”由原有位置移動到預先設定投放垃圾的固定位置等待下一步指令,在使用者投放處理完垃圾后,使用者手動按下“回程”鍵,“一般垃圾桶”即可以自動回到原有擺放位置;相應的,“廚余垃圾桶”的語音控制為“廚余垃圾”,使用方法與一般垃圾桶相同。控制上述反應順利進行的電路設計如圖 2 所示,其中馬達 1 和馬達 2 控制的輪子轉動方向相反,智能分類垃圾桶在未被進行使用處理的情況下,手動回程鍵保持為自動斷開狀態。

(2)返程驅動模塊:考慮到垃圾桶在接受到“回程”指令回到設定位置后,馬達 2 需要自動跳轉到斷路狀態。為實現這個目的,我在設計手動回程鍵裝置時特意選擇了彈簧開關作為裝置的核心部件。即通過預先測算垃圾桶回程所需時間,來設定彈簧片自動回彈時間,當垃圾桶回到預設位置后,觸發到安裝在另一垃圾桶桶身上的反饋裝置,彈簧片回彈開關將自動斷開,然后休眠進入待機狀態,準備接收下一次的觸發指令。最終版本的語音控制智能分類垃圾桶結構示意圖如圖 3 所示。

3 進一步研究計劃

后期將會對這個智能分類垃圾桶的外觀及內部裝置進行改進更新,采用更加環保耐用的材料進行替換 [5] ;現階段的電力裝置需要通過電池來進行提供,未來將通過一定的技術手段將其改良為便攜的充電樣式,在起到增強其環保性的同時提升其待機工作時長。


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