智能垃圾分類(lèi)系統(tǒng)

智能垃圾分類(lèi)系統(tǒng)摘要：本文設(shè)想了一種基于Arduino的智能垃圾分類(lèi)體系。該系統(tǒng)主要由電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、稱(chēng)重模塊、壓力傳感器模塊、語(yǔ)音報(bào)警模塊等功能性模塊組成，以超聲波傳感器、RPR220光電傳感器和Arduino為主要控制模塊為核心，通過(guò)各類(lèi)傳感器采集垃圾的分類(lèi)信息，再經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換讓單片機(jī)發(fā)出指令對(duì)垃圾進(jìn)行區(qū)域分揀。智能垃圾分類(lèi)系統(tǒng)符合當(dāng)今大數(shù)據(jù)時(shí)代，具有一定的研究理論價(jià)值，更精準(zhǔn)的進(jìn)行垃圾分類(lèi)收集可以減少垃圾處理量和處理設(shè)備，降低處理成本，減少土地資源的消耗，具有社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)三方面的效益，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：智能分類(lèi)；垃圾；設(shè)計(jì)垃圾量很大，并且是連續(xù)產(chǎn)生的，有利用潛力的同時(shí)也是有污染危害的。所以對(duì)垃圾的合理分類(lèi)進(jìn)行處理對(duì)于垃圾的減量化、資源化和無(wú)害化都有非常重大的意義，同時(shí)有利環(huán)境的保護(hù)，符合我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃。1.智能垃圾分類(lèi)系統(tǒng)創(chuàng)新性的定義日常中，每個(gè)類(lèi)別的垃圾往往包含了各式各樣的內(nèi)容，僅憑經(jīng)驗(yàn)，人們?cè)诜诸?lèi)投放時(shí)難免出現(xiàn)偏差。通過(guò)應(yīng)用智能垃圾分類(lèi)系統(tǒng)就可以很好的解決這個(gè)問(wèn)題。智能分類(lèi)系統(tǒng)符合當(dāng)今大數(shù)據(jù)時(shí)代，具有一定的研究理論價(jià)值。為了提升土地資源的利用價(jià)值，降低垃圾處理的成本，更精確的完成對(duì)垃圾的分類(lèi)，減少垃圾處理量和進(jìn)行處理的設(shè)備量，具有一定的實(shí)際生活價(jià)值，符合當(dāng)今可持續(xù)發(fā)展的潮流。1.目前智能垃圾分類(lèi)系統(tǒng)關(guān)鍵性技術(shù)及設(shè)計(jì)[120世紀(jì)80年代中期研制的Utah/MIT靈巧手，其外形與人手更接近。Utah/MIT靈巧手包括3個(gè)具有4自由度的手指和一個(gè)拇指，其幾何尺寸與人手相似，每個(gè)模塊由腱、滑輪傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。其中，觸摸傳感器和控制器之間的數(shù)據(jù)通道是雙向的，因此可以獲得數(shù)據(jù)，并且可以根據(jù)數(shù)據(jù)融合方法選擇觸摸傳感器。觸覺(jué)傳感器必須與其他類(lèi)型的傳感器融合在一起，以便穩(wěn)定，快速和可靠地抓住物體。本文設(shè)計(jì)的一種基于Arduino的智能垃圾分類(lèi)系統(tǒng)在靈巧手機(jī)械的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)通過(guò)使用其機(jī)械手上的兩根柔軟手指擠壓物體以完成抓取，機(jī)械手指上安裝由壓力傳感器模塊，可以簡(jiǎn)易的檢測(cè)垃圾的剛體信號(hào)，與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，通過(guò)機(jī)械手的抓取功能將垃圾分類(lèi)進(jìn)入不同的類(lèi)型區(qū)域。[2機(jī)械手一般由三部分組成：執(zhí)行器，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)和檢測(cè)裝置。手部是需要抓取的部分，根據(jù)抓取物體的形狀、大小、重量、材料和操作要求有多種形式，如加持型、托持型和吸附型等。為了在空間中的任何位置和方向上抓取物體，必須需要6個(gè)自由度。自由度是關(guān)鍵的數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)中。選擇Arduino為主要控制模塊并在Arduino的基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)。通過(guò)信號(hào)接收模塊接受來(lái)自柔性機(jī)械手上的壓力傳感器的信號(hào)，經(jīng)過(guò)控制模塊進(jìn)行分析處理以后進(jìn)行主要的分類(lèi)活動(dòng)。在分選過(guò)程中，機(jī)器會(huì)掃描物體并通過(guò)傳感器測(cè)量物體的尺寸。使用其機(jī)械手上的兩根柔軟手指擠壓物體以完成抓取，而手指上的壓力傳感器能夠測(cè)量抓住物體所需要的力，并通過(guò)信號(hào)接收模塊接受來(lái)自柔性機(jī)械手上的壓力傳感器的信號(hào)，將掃描結(jié)果與壓力傳感器獲得的各種材料數(shù)據(jù)相互對(duì)比匹配，分辨出物體材質(zhì)后，機(jī)器會(huì)將其投入正確的垃圾種類(lèi)區(qū)，完成垃圾分類(lèi)，并且由于是軟體抓手緣故，它可以更輕松的抓起各種形狀不規(guī)則的物品，從而實(shí)現(xiàn)更多種類(lèi)的分類(lèi)任務(wù)。1.智能垃圾分類(lèi)系統(tǒng)整體實(shí)現(xiàn)1.此智能垃圾分類(lèi)系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能包括：垃圾箱體的自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)、系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別垃圾并分類(lèi)、多個(gè)傳感器相結(jié)合實(shí)現(xiàn)整體功能、大數(shù)據(jù)分析等功能。實(shí)現(xiàn)以上這些功能可以使用戶(hù)方便投放垃圾，將二者初步隔離，進(jìn)行簡(jiǎn)易的垃圾分類(lèi)。該設(shè)計(jì)使用Arduino作為主要的控制模塊，并在Arduino的基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)。1.單片機(jī)最小系統(tǒng)1.Arduino簡(jiǎn)介智能垃圾分類(lèi)系統(tǒng)的主要控制系統(tǒng)選在Arduino的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和開(kāi)發(fā)，Ariduino可以通過(guò)各種各樣的傳感器來(lái)感知環(huán)境，由A/D轉(zhuǎn)換讓單片機(jī)發(fā)出指令，通過(guò)控制其他裝置來(lái)反饋和影響環(huán)境。硬件部分用來(lái)做電路連接的Arduino電路板，另一個(gè)ArduinoIDE作為計(jì)算機(jī)中的程序開(kāi)發(fā)環(huán)境。板子上的微控制器可以通過(guò)Arduino編程語(yǔ)言進(jìn)行編程，并編譯成二進(jìn)制文件。1.電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊在電機(jī)驅(qū)動(dòng)方面，選擇了L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。L298N是可以接受高電壓的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)均可被驅(qū)動(dòng)。一片驅(qū)動(dòng)芯片可以控制兩個(gè)直流減速電機(jī)做不同動(dòng)作，在6V到46V的電壓范圍內(nèi)提供2A電流，并且具有過(guò)熱自斷和反饋檢測(cè)的功能。L298N可以直接控制電機(jī)，并通過(guò)主控制芯片的I/O輸入設(shè)置其控制級(jí)別，以驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。L298N驅(qū)動(dòng)8L298N驅(qū)動(dòng)8片引腳讖>仲比引ifei一』引、WNIJWl：，斷2漫】intm%AA^IBU>ffiieais7卻初，起擾電通京 推出引JHM——r呻:出弓i.R&1.稱(chēng)重模塊的設(shè)計(jì)投入箱體的垃圾重量可以實(shí)時(shí)送到稱(chēng)重調(diào)控器上轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)垃圾的精準(zhǔn)分析。1.電源模塊的設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電路的功能是確保電路的正常運(yùn)行。如果電壓低于穩(wěn)定電壓，電路將無(wú)法正常工作，而高于穩(wěn)定電壓的電壓可能會(huì)損壞電路或保護(hù)電路。穩(wěn)壓電路圖如圖所示。電源模塊主要用了穩(wěn)壓芯片L7805CV，1腳和3腳分別是輸入端和輸出端，2腳接地。無(wú)需外接元件；內(nèi)部熱過(guò)載保護(hù)；輸出電流可達(dá)100mA；內(nèi)部短路電流限制就是L7805CV的四大特點(diǎn)。1.1.系統(tǒng)軟件的實(shí)現(xiàn)1.

系統(tǒng)程序整體流程圖1.電機(jī)結(jié)構(gòu)框圖電機(jī)控制站構(gòu)椎國(guó)1.智能垃圾分類(lèi)系統(tǒng)的工作流程結(jié)論經(jīng)過(guò)努力查閱大量單片機(jī)、電機(jī)控制、紅外線(xiàn)傳感、壓力傳感器等方面的資料和參考文獻(xiàn)。通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，將智能垃圾分