一种新型智能扫地机器人的设计方案

危郭先 陈鑫

摘 要：随着5G 时代的来临，万物互联的浪潮已经悄然遍布我们的生活。智能化的终端设备必然成为未来到来的铺垫。因此，对于垃圾桶智能化方案的研究，提供一种与扫地机器人结合的智能化解决方案十分有必要，通过设计垃圾桶的结构，使其能自动感应开盖，铺设和封装垃圾袋，提醒清倒垃圾和作为扫地机器人的充电座。新型智能扫地机器人提高家居智能化水平，让生活更加智能。

关键词：垃圾桶;智能化;扫地机器人

0 引言

随着城市人口的增长，家居生活的质量需求也在逐步提高，对于垃圾桶这样的工具来说，已经是人类生活的必须品。在科技的进步下，智能化的家居产品是市场发展的趋势，通过对智能垃圾桶市场前景的分析，多数传统垃圾桶行业都推出了各自的智能感应垃圾桶，这必将是智能垃圾桶发展的趋势。购买家用智能感应垃圾桶也必将成为老百姓的消费习惯。对垃圾桶的容量、防止异味逸出和回收都是对垃圾桶亟需创新和改进的方向，为此我们研究性的提出关于智能垃圾桶与扫地机器人的结合，开发新的改进思路。

1 外观设计

1.1 整体外观

通过扫地机器人和智能垃圾桶相结合，在已经智能化的扫地机器人的基础上让垃圾桶的外观设计更具有现代感和科技感。简洁扼要的造型，让产品于环境中不显得突兀。硬朗的风格体现出干净利落的风格，也更能凸显家居设计的科技感。

1.2 结构组成

由图2所示，整体功能集中在内桶和盖子上，将垃圾桶设计成两层的结构方便清理和隔离元件。在外壳下端有扫地机器人充电桩和灰尘托盘。主要由以下三个模块构成：

1.吸风罩、铺袋风扇组成自动铺袋模块;

2.热塑封压杆、滑动压缩块、驱动电机组成封口模块;

3.桶体集成充电装置组成扫地机器人充电模块。

2创新功能设计

2.1自动开关桶盖

在桶体上集成有红外感应模块和语音识别，在有人靠近想要扔垃圾或者发出语音指令的时候，主控系统通过红外模块将识别到的数据，传送给MCU进行处理，将数据传送给舵机模块控制舵机的运动。就会快速的响应并打开垃圾桶盖，可以在远处唤醒投入垃圾桶，垃圾桶盖边缘斜面内滑的设计也让垃圾更方便准确的入桶。红外识别器的高度差不多到一般人的膝盖处，在双手无法使用时，弯腿就可以实现自动开盖。

2.2自动打包换袋

垃圾桶内部左侧设置了一个风扇，在自动换袋时，开始工作把桶内空气由背部的出风口抽出，抽出过程中，垃圾袋会因为气压原理垃圾袋会这个贴到垃圾桶内壁上完成自动换袋操作。

2.3扫地机器人

扫地机器人完成清扫任务之后，或是在低电量的情况下，根据自动寻路，回到垃圾桶的底部，通过充电座进行充电。并且在充电的过程中可以将已经收集的垃圾转到灰尘托盘中，进而方便用户清理。而且将一部分的连网模块集成到垃圾桶的电池芯片盒内，可降低扫地机器人的功耗比，也能简化两者的操作。

还可以将扫地机器人进行模块化个性定制设计。满足不同家庭的需求。实现更多功能。

2.4智能联网

本产品通过物联网模式进行手机操作可以实现远程控制，可以出门在外用手机设定扫地机器人的工作时段，接收垃圾桶的信息提示、垃圾桶电池、垃圾容量和扫地机器人等信息。

数据通过数据传输模块传送到平台，然后再由平台传送到手机APP。智能垃圾桶上电后开始初始化，检测各个设备是否正常，然后发送指令，然后通过数据传输模块连接云平台。红外检测模块开始工作，如果检测到红外信号，红外传感器将数据传送到MCU，MCU再将处理的数据传送到舵机，实现开盖与关盖功能，如果桶内传感器检测到垃圾桶桶装满，将会发送数据到手机APP端进行通知，同时关闭桶盖。

2.5创新结构

此产品由两层桶构成，主要的功能实现需要空间，两层结构刚好能够为这一问题提供良好的解决方案。第一提供了元器件的安装及工作空间也能够起到很好的隔离作用，不会让异味逸出，独立的垃圾存储仓也更方便后期的清洁。

垃圾桶的活动盖分为两层，一层是实现自动开盖功能的，还有一层留有垃圾袋存储空间，省去频繁更换垃圾袋的步骤。这样也能更好的防止异味逸出。

下部的扫地机器人充电处，结合灰尘托盘，在扫地机器人多次工作后才需要进行一次清理，大大减少了扫地机器人人工清理的次数，同时也节省了部分空间。

3实现流程

智能垃圾桶具体硬件模块分为单片机最小系统、人体感应电路模块、红外感应模块、舵机驱动模块和电源电路模块。对整个系统起逻辑控制作用的是本设计的主控模块，它是整个系统最重要的组成部分，也是整个系统的核心。

采用比较可靠的芯片搭载系统，提供红外感应和语音识别功能模块，包括Wi-Fi智联。连接云平台，由云平台传输信息到手机APP。同样通过手机APP也能将数据传输到云平台，再由云平台对智能硬件发出指令。在人机直接交互时，直接命令具有优先性。信号通过芯片处理对舵机进行命令使其进行工作。从而达到命令的目的。

4 总结

一般常见的扫地机器人和垃圾桶在日生活的使用上存在一些问题，为探究解决这些问题，为我们带来全新的智能化家居简单新体验，就需要对原有的进行创新。物联网是未来几年的发展趋势，抓住物联网才能在将来有所发展。本文对智能垃圾桶做了细致全面的分析和介绍，帮助人们更好地了解智能垃圾桶的功能。提供的这些创新解决方案应该能为传统垃圾桶的智能起到作用。

在网络飞速发展的时代，跟随它的浪潮，改变生活改变自我，未来的世界必将在这浪潮之中冲刷，留下的必定是创新和品质。

参考文献：

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[4]朱钰磊，程晓茜，庄瑶.基于家居式的智能垃圾桶设计[J].农村经济与科技，2017，28（04）：278+280.

[5]周慧珺，许锦标.新型智能垃圾桶的设计方案[J].广东工业大学学报，2006（03）：85-88+94.

[6]秋叶夏风.版权声明：CSDN博客.基于物联网的智能垃圾桶设计

[作者简介] 危郭先（1999-），男，湖北荆州人，本科，武汉商学院机器人工程专业;主要研究方向：工业机器人系统集成;

[通讯作者] 陈鑫（1988-），男，湖北武漢人，硕士，武汉商学院教师，工程师;主要研究方向：工业机器人系统仿真，视觉识别。

[基金项目] 武汉商学院2020年大学生创新创业训练计划，项目号202011654020 名称：智能扫地机器人。

（武汉商学院机电工程学院  湖北  武汉  430056）