本實用新型涉及一種垃圾桶,特別涉及一種太陽能供電式語音控制環(huán)保智能垃圾桶。
背景技術:
目前市場上主要有以下幾類垃圾桶:網(wǎng)狀式,腳踩帶蓋子式,手壓式,紅外感應式等垃圾桶,傳統(tǒng)的網(wǎng)狀式垃圾桶存在漏水,夏天氣味大的缺點;而腳踩帶蓋子式,手壓式需要依靠人的按壓才能使蓋子打開;雖然隨著技術的發(fā)展,紅外感應式垃圾桶改進了蓋子開合方式,但是仍需人們走到垃圾桶面前投擲垃圾,相對來說還是不太方便,尤其是臥床老年人。并且夏季垃圾桶易出現(xiàn)異味的情況,因此一種能夠實時監(jiān)測垃圾桶內(nèi)異味狀況,提醒用戶及時清理的垃圾桶成為必要。如果能夠將一個基于語音控制的可移動平臺與可檢測垃圾桶內(nèi)異味狀況的垃圾桶相結合,那么這種新型智能垃圾桶將大大改善人們的生活。
語音識別技術也被稱為自動語音識別,將人類的語音中的詞匯內(nèi)容轉換為計算機可讀的輸入,例如按鍵、二進制編碼或者字符序列。語音識別系統(tǒng)本質(zhì)上是一種模式識別系統(tǒng),包括特征提取、模式匹配、參考模式庫等三個基本單元。目前具有代表性的語音識別方法主要有動態(tài)時間規(guī)整技術(DTW)、隱馬爾可夫模型(HMM)、矢量量化(VQ)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(ANN)、支持向量機(SVM)等方法。
超聲波避障技術是利用超聲波傳感器發(fā)出超聲波,超聲波遇到障礙物返回,通過之間的時間差來計算物體與障礙物之間的距離,以達到避障的目的。
技術實現(xiàn)要素:
目的:為了解決上述問題,本實用新型提供了一種可依靠太陽能供電,通過用戶語音指令控制垃圾桶運動、且可檢測垃圾桶內(nèi)異味的環(huán)保型智能垃圾桶。
技術方案:為了解決上述技術問題,本實用新型所采用的技術方案為:
一種太陽能供電式語音控制環(huán)保智能垃圾桶,包括可翻轉垃圾桶蓋,垃圾桶內(nèi)膽和垃圾桶外殼,所述垃圾桶內(nèi)膽設于垃圾桶外殼內(nèi),所述可翻轉垃圾桶蓋與垃圾桶外殼通過連桿相連接,還包括太陽能吸收轉換裝置、蓄電池電量存儲裝置、電壓電流轉換裝置、220V語音識別裝置、避障裝置、氣體檢測裝置,底部運動裝置,微處理器、垃圾桶蓋開合裝置和液晶顯示屏,其中,
所述底部運動裝置包括三輪平臺、兩個驅動輪、兩個步進電機驅動系統(tǒng)和一個萬向輪,所述三輪平臺安裝在垃圾桶外殼底部,所述兩個驅動輪與一個萬向輪呈等邊三角形安裝在三輪平臺上,所述兩個驅動輪分別由步進電機驅動系統(tǒng)驅動進行工作,所述步進電機驅動系統(tǒng)通過導線與電壓電流轉換裝置相連接;
所述太陽能吸收轉換裝置安裝于垃圾桶外殼的外側表面,且太陽能吸收轉換裝置中內(nèi)置的非晶體硅薄膜太陽能電池通過導線與安裝在垃圾桶外殼底部的蓄電池電量存儲裝置連接;
所述微處理器安裝于垃圾桶內(nèi)外殼之間,固定在垃圾桶外殼內(nèi)側,并與各個裝置通過導線相連;
所述蓄電池電量存儲裝置包括方形蓄電池,安裝于垃圾桶外殼底部的三輪平臺上,所述方形蓄電池的電流輸出端與電壓電流轉換裝置連接,所述電流輸入端與太陽能吸收轉換裝置中內(nèi)置的非晶體硅薄膜太陽能電池相連接;
所述電壓電流轉換裝置包括穩(wěn)壓芯片,分為兩部分,一部分將蓄電池輸出的電壓轉化成5V、1A,3.3V、1A和12V、1A的電壓電流,其輸出端通過導線分別與各用電裝置相連接,輸入端與方形蓄電池相連接,另一部分位于蓄電池前端,轉換由太陽能電板所產(chǎn)生的電流以及220V交流電產(chǎn)生的電流,輸出端連接蓄電池,輸入端連接太陽能電板和充電口,兩部分電壓電流轉換裝置安裝于垃圾桶外殼底部的三輪平臺上;
所述避障裝置安裝在底部運動裝置的四周,采用超聲波檢測裝置檢測與障礙物的距離,并通過導線與微處理器連接;
所述氣體檢測裝置包括氣體檢測傳感器和模數(shù)轉換器,安裝在垃圾桶蓋下方,所述氣體檢測傳感器通過導線與模數(shù)轉換器相連接,所述模數(shù)轉換器與微處理器連接;
所述語音識別裝置安裝在垃圾桶蓋上方,用于接收和識別使用者的指令,并將其轉化為電信號,通過導線傳輸至微處理器;
所述垃圾桶蓋開合裝置安裝在垃圾桶蓋和垃圾桶外殼相連接處,并與微處理器通過導線直接相連接,通過垃圾桶蓋開合裝置中的電機的正反轉來控制來位于桶蓋內(nèi)部鐵桿的上下擺動,從而實現(xiàn)垃圾桶蓋的開和閉;
所述液晶顯示屏設置在垃圾桶蓋上方,所述液晶屏通過導線直接與微處理器相連,由微處理器直接控制。
優(yōu)選地,所述方形蓄電池的電壓電流的輸入輸出分別為24V、12A與24V、20A。
優(yōu)選地,所述超聲波檢測裝置的檢測距離為0.1m~4m。
優(yōu)選地,所述步進電機驅動系統(tǒng)包括步進電機和步進電機驅動,所述步進電機分別連接驅動輪和步進電機驅動器,所述步進電機驅動器與電壓電流轉換裝置的輸出端連接。
優(yōu)選地,所述氣體檢測傳感器包括硫化物檢測傳感器和氨氣檢測傳感器。
優(yōu)選地,所述垃圾桶還包括蜂鳴器,所述蜂鳴器通過導線與微處理器連接。
有益效果: 本實用新型提供一種太陽能供電式語音控制環(huán)保智能垃圾桶,充分利用日常使用時所吸收到的太陽能作為能量來源;利用使用者的語音指令控制垃圾桶的運動和開合,方便了人們的家居生活,尤其對于部分臥床老人,更是能夠提升他們的生活狀況;此外此垃圾桶實時監(jiān)測垃圾桶內(nèi)的硫化物及氨氣氣體濃度并通過語音提醒使用者倒垃圾,有效緩解了家中垃圾中有害物的滋生。
附圖說明
圖1為本實用新型的整體結構圖;
圖2為本實用新型使用語音控制其運動的過程流程圖;
圖3為本實用新型使用語音控制其桶蓋開合的工作流程圖;
圖4為本實用新型環(huán)保智能垃圾桶供電部分的工作示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細描述:
一種太陽能供電式語音控制環(huán)保智能垃圾桶,包括可翻轉垃圾桶蓋,垃圾桶內(nèi)膽和垃圾桶外殼,所述垃圾桶內(nèi)膽設于垃圾桶外殼內(nèi),所述可翻轉垃圾桶蓋與垃圾桶外殼通過連桿相連接,還包括太陽能吸收轉換裝置、蓄電池電量存儲裝置、電壓電流轉換裝置、220V語音識別裝置、避障裝置、氣體檢測裝置,底部運動裝置,微處理器、垃圾桶蓋開合裝置和液晶顯示屏,其中,
所述底部運動裝置包括三輪平臺、兩個驅動輪、兩個步進電機驅動系統(tǒng)和一個萬向輪,所述三輪平臺安裝在垃圾桶外殼底部,所述兩個驅動輪與一個萬向輪呈等邊三角形安裝在三輪平臺上,所述兩個驅動輪分別由步進電機驅動系統(tǒng)驅動進行工作,所述步進電機驅動系統(tǒng)通過導線與電壓電流轉換裝置相連接;
所述太陽能吸收轉換裝置安裝于垃圾桶外殼的外側表面,且太陽能吸收轉換裝置中內(nèi)置的非晶體硅薄膜太陽能電池通過導線與安裝在垃圾桶外殼底部的蓄電池電量存儲裝置連接;
所述微處理器安裝于垃圾桶內(nèi)外殼之間,固定在垃圾桶外殼內(nèi)側,并與各個裝置通過導線相連;
所述蓄電池電量存儲裝置包括方形蓄電池,安裝于垃圾桶外殼底部的三輪平臺上,所述方形蓄電池的電流輸出端與電壓電流轉換裝置連接,所述電流輸入端與太陽能吸收轉換裝置中內(nèi)置的非晶體硅薄膜太陽能電池相連接;
所述電壓電流轉換裝置包括穩(wěn)壓芯片,分為兩部分,一部分將蓄電池輸出的電壓轉化成5V、1A,3.3V、1A和12V、1A的電壓電流,其輸出端通過導線分別與各用電裝置相連接,輸入端與方形蓄電池相連接,另一部分位于蓄電池前端,轉換由太陽能電板所產(chǎn)生的電流以及220V交流電產(chǎn)生的電流,輸出端連接蓄電池,輸入端連接太陽能電板和充電口,兩部分電壓電流轉換裝置安裝于垃圾桶外殼底部的三輪平臺上;
所述避障裝置安裝在底部運動裝置的四周,采用超聲波檢測裝置檢測與障礙物的距離,并通過導線與微處理器連接;
所述氣體檢測裝置包括氣體檢測傳感器和模數(shù)轉換器,安裝在垃圾桶蓋下方,所述氣體檢測傳感器通過導線與模數(shù)轉換器相連接,所述模數(shù)轉換器與微處理器連接;
所述語音識別裝置安裝在垃圾桶蓋上方,用于接收和識別使用者的指令,并將其轉化為電信號,通過導線傳輸至微處理器;
所述垃圾桶蓋開合裝置安裝在垃圾桶蓋和垃圾桶外殼相連接處,并與微處理器通過導線直接相連接,通過垃圾桶蓋開合裝置中的電機的正反轉來控制來位于桶蓋內(nèi)部鐵桿的上下擺動,從而實現(xiàn)垃圾桶蓋的開和閉;
所述液晶顯示屏設置在垃圾桶蓋上方,所述液晶屏通過導線直接與微處理器相連,由微處理器直接控制。
優(yōu)選地,所述方形蓄電池的電壓電流的輸入輸出分別為24V、12A與24V、20A。
優(yōu)選地,所述超聲波檢測裝置的檢測距離為0.1m~4m。
優(yōu)選地,所述步進電機驅動系統(tǒng)包括步進電機和步進電機驅動,所述步進電機分別連接驅動輪和步進電機驅動器,所述步進電機驅動器與蓄電池電量存儲裝置的連接。
優(yōu)選地,所述氣體檢測傳感器包括硫化物檢測傳感器和氨氣檢測傳感器。
優(yōu)選地,所述垃圾桶還包括蜂鳴器,所述蜂鳴器通過導線與微處理器連接。
本實用新型的工作原理如下:
本實用新型采用非晶硅薄膜太陽能電池接受日光、燈光或其他光源照射后產(chǎn)生直流電流,直流電流通過電壓電流轉換裝置后輸入蓄電池中儲存,通過電壓電流轉換裝置經(jīng)過變壓、整流、濾波及穩(wěn)壓等一系列動作將蓄電池電壓電流轉換為用電模塊電壓電流輸出供給該系統(tǒng)用電模塊。同時人發(fā)送的指令經(jīng)過語音識別裝置轉化為不同的電信號傳輸至微處理器之中,微處理器根據(jù)人的不同指令使該智能垃圾桶完成前進、后退、轉彎等動作,并在運動的過程當中利用超聲波檢測裝置實時監(jiān)測前進方向上的障礙物距離,當距離小于設定值之時,系統(tǒng)停止步進電機的運動;此外,該垃圾桶通過接收人的指令控制垃圾桶蓋與筒體連接處的電機的正轉和反轉,來達成打開垃圾桶蓋子以及關上垃圾桶蓋子的目的;利用硫化物濃度傳感器以及氨氣傳感器實時監(jiān)測垃圾桶內(nèi)有害氣體的濃度,當濃度超過了預定值之時,通過蜂鳴器來提示使用者清理垃圾。
如圖1所示為本實用新型的整體系統(tǒng)結構圖,包括供電系統(tǒng)、底部運動控制系統(tǒng)、微處理器系統(tǒng)、語音識別系統(tǒng)和內(nèi)部異味檢測系統(tǒng),所述供電系統(tǒng)分別與其他各系統(tǒng)連接為其供電,所述語音識別系統(tǒng)所采集的語音指令信息通過微處理器系統(tǒng)處理分析后分別控制底部運動控制系統(tǒng)和內(nèi)部異味檢測系統(tǒng)工作,其中,
一、供電系統(tǒng),包括太陽能吸收轉換裝置、蓄電池電量存儲裝置、交流電供電口、電壓電流轉換裝置,本實用新型采用非晶體硅薄膜太陽能電池板轉換太陽能和220V交流電兩種方式經(jīng)電壓電流轉換裝置為24V、20A蓄電池供電,并利用蓄電池給各用電裝置供電,本實用新型采用了電壓電流轉換裝置將電壓轉換為各模塊所須電壓,并集合電壓電流過載檢測保護裝置,以防止電壓電流過載對于垃圾桶系統(tǒng)造成的影響。
二、底部運動控制系統(tǒng),包括避障裝置和底部運動裝置,采用兩個步進電機分別控制兩個驅動輪,前置萬向輪,并在桶底四周安裝有超聲波檢測裝置實現(xiàn)避障功能;
三、內(nèi)部異味檢測系統(tǒng),包括氣體檢測模塊,通過微處理器內(nèi)部定時器定時檢測垃圾桶內(nèi)的硫化氫、氨氣等由于腐爛食物發(fā)出的氣體并通過蜂鳴器響聲提醒使用者;
四、語音識別系統(tǒng),包括語音識別裝置,接收來自用戶的指令,并將指令轉化為電信號送至微處理系統(tǒng)當中;
五、微處理器系統(tǒng),包括微處理器,處理來自語音識別裝置和氣體檢測裝置的信號,并向底部運動裝置和蜂鳴器發(fā)送指令。
本實用新型的工作流程如下:
如圖2所示為本實用新型語音控制其運動的過程流程圖,具體步驟如下:
步驟a):使用者說出運動指令,即為語音信號;
步驟b):垃圾桶蓋上方的語音識別裝置將語音信號轉化為電信號,并將電信號送入微處理器中,進行指令分析;
步驟c):由微處理器分析后判斷使用者所說的語音指令是否為所能執(zhí)行的預設的移動指令,若是則執(zhí)行步驟d),若不是則返回步驟a);
步驟d):根據(jù)用戶指令,控制底部運動裝置的步進電機運動,包括前進,后退,左轉,右轉;
步驟e):行進過程中,安裝在底部運動模塊的四周避障模塊通過超聲波檢測裝置檢測與障礙物的距離,判斷在行進過程當中是否碰到障礙物,若沒有則保持前一狀態(tài)繼續(xù)運動,若有則執(zhí)行步驟f);
步驟f): 控制底部運動模塊的步進電機停止運動,等待用戶的下一指令;
步驟g):用戶通過語音說出停止指令,若不是則保持步驟d)電機繼續(xù)運動,若是則整個系統(tǒng)停止工作,結束運動。
如圖3所示為本實用新型語音控制其桶蓋開合的工作流程,具體步驟如下為:
步驟i):使用者說出桶蓋開指令,即為語音指令;
步驟j): 垃圾桶蓋上方的語音識別裝置將語音信號轉化為電信號,并將電信號送入微處理器中,進行指令分析;
步驟k):判斷使用者所說的語音指令是否為所能執(zhí)行的預設的開桶指令,若是則執(zhí)行步驟m),若不是,則返回步驟i);
步驟m):控制垃圾桶蓋的電機正轉,垃圾桶蓋打開,使用者可以向內(nèi)投擲垃圾;
步驟n):控制系統(tǒng)自動延時20s,垃圾桶蓋保持打開狀態(tài)20s,然后執(zhí)行步驟o);
步驟o):控制垃圾桶蓋的電機反轉,垃圾桶閉合,使用者使用完畢。
如圖4為本實用新型環(huán)保智能垃圾桶供電部分的工作流程示意圖,在充電蓄電的過程中,由微處理器進行控制采用何種方式為蓄電池充電,若光線充足,則采用陽能吸收轉換裝置為蓄電池充電,若光線不充足,則采用220V交流電接口為蓄電池充電,蓄電池通過電壓電流轉換裝置后進行放電。
本實用新型采用的微處理器為意法半導體公司的STM32芯片,電壓電流轉換裝置的穩(wěn)壓芯片為LM2596和LM1117, 語音識別裝置以LD3320為核心語音識別轉換裝置,采用了動態(tài)編輯識別列表語音識別解決方案,用于接收和識別使用者的指令,并將其轉化為電信號,通過導線傳輸至微處理器。
本實用新型中所提及的語音識別技術、電壓電流轉換技術、電機正反轉控制桶蓋開合技術、微處理器控制技術以及交流電充電技術均為本領域技術人員所掌握的常規(guī)技術手段,故而未加詳述。
以上實施是對本實用新型優(yōu)選實施方案進行描述,但本實用新型不限于此,在不脫離本實用新型的構思和工作原理下,本領域普通技術人員對本新型的技術方案和材料作出的各種變形和改進,均應在本實用新型的權利要求書確定的保護。