多功能智能垃圾桶的创新设计.docx

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多功能智能垃圾桶的创新设计

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陈宁昕杨佳睿董英浩彭小菲李东朔李春伟

摘要：针对市场上垃圾桶存在的功能单一等问题，本文基于智能化的设计理念，提出设计一款多功能智能垃圾桶，可实现垃圾智能识别、环境监测、杀菌消毒、声控寻迹、自动开盖、太阳能供电、语音提醒及麦克纳姆轮等多种功能，该垃圾桶的设计方案具有一定的推广应用价值。

关键词：多功能垃圾桶；智能识别；环境监测；杀菌消毒

：TB472：A：1400（2020）11-0087-03

基金项目：黑龙江省大学生创新创业训练计划项目（S202010225075）

InnovativeDesignofMultifunctionalIntelligentDustbin

CHENNing-xin，YANGJia-rui，DONGYing-hao，PENGXiao-fei，LIDong-shuo，LIChun-wei（CollegeofEngineeringandTechnology，NortheastForestryUniversity，Harbin150040，China）

Abstract：Inviewofthesinglefunctionofthedustbininthemarket，basedontheintelligentdesignconcept，thispaperproposestodesignamulti-functionalintelligentdustbin，whichcanrealizethefunctionsofgarbageintelligentidentification，environmentalmonitoring，sterilization，voicetracking，automaticcoveropening，solarpowersupply，voicewarningandMecanumwheel.Thedesignschemeofthedustbinhascertainpromotionandusevaluevalue.

Keywords：multifunctionaldustbin；intelligentrecognition；environmentalmonitoring；sterilization

引言

隨着社会的发展，垃圾分类已经成为一个需要迫切解决的热点问题。2019年7月1日起，上海步入“强制”垃圾分类时代，全市城管执法系统全面贯彻实施《条例》，聚焦“分类投放、分类收集、分类运输、分类处置”四个环节，深入开展生活垃圾分类执法行动，为促进生活垃圾源头减量和资源循环利用提供有力的执法保障。同时，实行垃圾分类，关系广大人民群众生活环境，关系节约使用资源，也是社会文明水平的一个重要体现[1-3]。国家越来越重视垃圾分类，百姓也应当积极响应国家的号召。但突如其来垃圾分类对于普通市民来说，确实是一项棘手的任务。因此，为了节约时间，方便百姓生活，设计和研发一款可智能分类的多功能垃圾桶具有十分重要的现实意义。目前，中国已有学者开始研究智能分类垃圾箱，例如，通过树莓派进行垃圾识别再投放，从而达到分类的效果。但是这种仅仅具有单一功能的垃圾桶已无法满足人民生活的需要，基于此，本文提出设计一款具有多种功能的智能垃圾桶，以期为解决垃圾回收问题提供一定的理论支撑和技术借鉴。

1设计思路

针对目前市场的垃圾桶的存在的问题进行分析[4-6]，结合市场情况的调查，提出设计一款多功能智能垃圾桶，将多种实用性功能集于一体，最终达到“一桶多用”的目的。多功能智能垃圾桶的设计思路：首先针对垃圾桶的总体结构进行整体布局，然后对各功能的实现路径和手段进行大致规划，再将每项功能进行独立性设计并加以实现，最终给出能够集垃圾精准分类的多功能智能垃圾桶的设计方案。

2功能实现

2.1智能识别功能

采用二元分类的策略将垃圾分为干垃圾与湿垃圾两类，具体可采用卷积神经网络来实现图片分类的功能。智能垃圾桶总体结构及内部结构如图1所示。

智能识别功能实现步骤如下：

1）在托盘上安装一个与树莓派相连接的压敏电阻。垃圾被扔入垃圾桶后，通过压敏电阻，给树莓派一个控制信号。树莓派与摄像头连接，然后控制摄像头拍照。

2）拍完的照片再传给树莓派，输入到卷积神经网络的输入层，再由卷积层对垃圾图

像进行特征提取，然后经由池化层对得到的特征图像进行降为处理，由激励层做出非线性映射，然后由全连接层对多个特征值进行整合，最后由输出层进行分类。工作流程如图2所示。

3）分类结果传入Arduino，然