根据拟设计的现实场景,我们设计出一种新型垃圾分类机构,分类机构主要由垃圾暂存机构、自由度机械臂、抽拉式底桶三个部分组成,其整体视图如图所示。
垃圾暂存机构主要由LED光源、凹槽、连杆机构、舵机搭建而成,用于垃圾投入后的暂时储存并提供视觉识别的空间。机械臂是由两个舵机组成,两舵机可实现自由度旋转,很容易使垃圾暂存机构中的垃圾精准倾倒在对应类别的垃圾桶中。
原动机采用2.3 N·m的大扭矩步进电机,通过支承板固定于暂存机构的正下方,电机轴上套有法兰联轴器,用于和餐盘轴承内圈以及斜坡底板连接,餐盘轴承的外圈通过铜柱与电机支承板固连。在餐盘轴承的作用下,斜坡的竖直方向受力分散给了四个支撑铜柱,避免重物下落时导致斜坡倾斜。为了便于进行垃圾袋的更换,我们采用抽拉式底桶的设计,通过导轨和牛眼轮将内筒从外壳两边抽出,简化换袋操作,抽拉式底桶的组成有垃圾桶、抽屉导轨、铝型材、侧板、牛眼轮。当垃圾溢满后,可以将垃圾桶抽出进行换袋。
功能实现根据分类装置的功能需求,我们将控制端分为上行视觉开发板和下行执行开发板两个主要部分,并选用Kendryte K210和STM32F103分别作为上行开发板和下行开发板的主控芯片。Kendryte K210实现基于卷积神经网络的图像分类任务,STM32F103负责进行分类动作的执行和满载报警。