垃圾箱的总体结构包括总箱体(内外两层结构),垃圾袋盒,屏幕,太阳能供电模块,电机驱动的丝杠热风装置,机械手,舵机,声控芯片与人体热感应装置等,另外也可以包括一些其他的公共设施组件:照明灯,酒精喷雾消毒器,紫外线杀菌处理装置等。
整体上采用四位一体式箱体,四个分类的垃圾桶在声控方面由总的主控芯片控制,每个垃圾桶都是一个独立的系统,互相不影响,且每个垃圾桶都有一个独立的主控芯片,保证了每个箱体可以脱离整体独立工作。另外,我们为每个箱体配备了太阳能电池板以保证产品的续航能力。
将Arduino Mega2560和Arduino Uno作为主控芯片,在保证稳定控制的前提下降低主控板的使用成本与消耗成本,使各个模块相互协调作用,完成一系列合理的机械配合运动。
为了实现垃圾箱的全程无接触,产品采用语音识别芯片LD3320和非特定语音识别算法对于控制语音命令进行识别,实现对于垃圾桶的智能化语音识别控制,完成远距离非接触式智能开闭和系统运动的功能[1],采用HC-SR501模块作为人体热感应装置,通过主控芯片无接触控制箱体的开合与导出。
我们采用一种独特的自动打包结构,在内层箱体的顶部箱口的横向与纵向各装置一根丝杠,丝杠的滑块与长杆连接配合,长杆的一端连接热熔装置,滑块的运动带动两根长杆相互集中,将垃圾袋口进行压缩,之后热熔将垃圾袋口熔断及封口。
封口后内层结构通过舵机导出一定的角度将装满垃圾的垃圾袋提出。
对于垃圾袋的装置,我们考察了市面上主要的几种形式,发现其中存在巨大的局限性,现有的家庭智能垃圾桶的垃圾袋需要一个适配盒,每个适配盒只能装大约四十到六十个垃圾袋,用完后需要重新购买一个适配盒,这种结构比较浪费材料。针对此问题,我们设计出一种可以循环使用的适配盒,盒底采用半开放的弹簧结构,利用机械手丝杠的配合机构将其拉至内部箱体底部,内层箱体顶部的丝杠热封机构将拉伸的垃圾袋熔断并封口,之后再由机械手将其拉至底部,实现机械结构上的多次循环。
更重要的一点,产品的续航能力不可忽略,所以团队首选太阳能电池来进行发电与储存电量,另外会配备高性能大容量的蓄电池做备用处理,防止由于电力能源故障而导致的整体机构瘫痪。
在机械结构装配方面,本产品更多地采用齿轮啮合与螺栓配合,在保证机构稳定性的前提下方便组装与拆卸。