一种分类垃圾桶及其控制方法技术

本发明专利技术提供一种分类垃圾桶及其控制方法，该垃圾桶使用时用户发出语音唤醒词，语音识别及声源定位模块将语音唤醒词传递至控制板控制移动底盘启动行驶，并利用红外避障模块运行到指定位置，用户按下控制按钮，启动拍照功能，摄像头拍摄垃圾照片，并保存在本地；控制板利用tflite模型进行垃圾种类识别，将照片与学习到的垃圾种类参数进行对比，从而获得所检测垃圾的类型；若未能成功识别，则分类到其他垃圾类别；控制板根据垃圾类型的识别结果，启动舵机打开相应类别的桶盖，一定时间后自动关闭，实现随叫随到、自动翻盖、识别垃圾种类等功能。识别垃圾种类等功能。识别垃圾种类等功能。

【技术实现步骤摘要】
一种分类垃圾桶及其控制方法


[0001]本专利技术涉及智能家居领域，更具体地，涉及一种分类垃圾桶及其控制方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着科技的迅猛发展和人类环保意识的提高，人们越来越重视环境保护与可持续发展。其中，垃圾的投放处理问题尤为收到关注。我国各城市相继推出垃圾分类准则，如何判断垃圾种类也渐渐成为每个人生活中的难题。与此同时，物联网技术的快速发展，使得各种智能化家居用品大量出现，利用5G技术的支持，能够利用手机APP进行操作控制，方便快捷。目前，现有的智能垃圾桶主要实现自动开盖等功能，与本专利技术近似的产品集中在垃圾分类技术上，功能较为单一。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种分类垃圾桶，该垃圾桶可实现垃圾分类和随叫随到、自动开关盖。
[0004]本专利技术的又一目的在于提供上述分类垃圾桶的控制方法。
[0005]为了达到上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种分类垃圾桶，包括可回收垃圾桶、不可回收垃圾桶、厨余垃圾桶、有害垃圾桶、可回收垃圾桶盖、不可回收垃圾桶盖、厨余垃圾桶盖、有害垃圾桶盖、舵机A、舵机B、舵机C、舵机D、控制板、语音识别及声源定位模块、红外避障模块、摄像头和移动底盘；可回收垃圾桶盖与可回收垃圾桶连接，连接处安装所述舵机A；不可回收垃圾桶盖与不可回收垃圾桶连接，连接处安装所述舵机B；厨余垃圾桶盖与厨余垃圾桶连接，连接处安装所述舵机C；有害垃圾桶盖与有害垃圾桶连接，连接处安装所述舵机D；可回收垃圾桶、不可回收垃圾桶、厨余垃圾桶、有害垃圾桶依次连接，安装在移动底盘上方；语音识别及声源定位模块与控制板安装在移动底盘上方与垃圾桶下方，语音识别及声源定位模块与控制板相连接，摄像头安装在移动底盘正前方，并与控制板相连接；红外避障模块安装于移动底盘的左前方与右前方，并与控制板相连接。
[0007]优选地，所述控制板为Raspberry Pi控制板；所述舵机A、舵机B、舵机C、舵机D均为MG996R舵机；所述语音识别及声源定位模块为ReSpeaker 4
‑
Mics阵列。
[0008]一种分类垃圾桶的控制方法，包括以下按步骤：
[0009]S1：用户发出语音唤醒词，语音识别及声源定位模块将语音唤醒词传递至控制板控制移动底盘启动行驶，并利用红外避障模块运行到指定位置，用户按下控制按钮，启动拍照功能，摄像头拍摄垃圾照片，并保存在本地；
[0010]S2：控制板利用tflite模型进行垃圾种类识别，将照片与学习到的垃圾种类参数进行对比，从而获得所检测垃圾的类型；若未能成功识别，则分类到其他垃圾类别；
[0011]S3：控制板根据垃圾类型的识别结果，启动舵机打开相应类别的桶盖，一定时间后自动关闭。
[0012]进一步地，所述步骤S1中的语音识别及声源定位模块的工作过程是：
[0013]采用snowboy语音识别，用户发出的唤醒词和用户位置，启动respeaker4的python文件，发出角度信号angle，并通过转换函数time＝T*angle，将角度变换对应的高电平保持时间，T为常数，为表示转一定角度所需的时间，通过移动底盘实际转向测试获得，收到角度信号，移动底盘接收到时间信号，变换为角度信号angle＝time/T，从而驱动移动底盘运动。
[0014]进一步地，所述移动底盘是四电机驱动轮，实现原地转向，左侧驱动轮前向运动、右侧驱动轮后向运动，实现原地左转任一角度，由转动时间决定移动底盘行驶；行驶过程障碍物由红外模块检测，当右边存在障碍物时，右边红外避障模块输出1，驱动底盘左转；当左边存在障碍物时，左边红外避障模块输出1，驱动底盘右转；当红外避障模块都输出1，表明到达目的地或有不可逾越的障碍物，移动底盘停下，启动垃圾分类识别。
[0015]进一步地，获得垃圾分类识别结果后，控制板将控制舵机自动打开相应垃圾桶盖，并在5秒后自动关闭。
[0016]进一步地，利用tflite模型识别垃圾种类的预训练模型采用yolov3模型，利用keras辅助框架在训练集上进行对yolov3模型进行训练，设置epoch参数得到最终准确率accuracy以及损失率loss；根据结果判断拟合程度，设置并改进yolov3网络的学习率参数、改进原tflite模型的网络结构和yolov3网络的损失函数和优化算法，提高准确率以及损失率，完成识别模型中网络的训练。
[0017]进一步地，tflite模型进行足够多的训练后，可预测新的图片是否属于训练数据中的种类，即输出相应的概率矩阵，每个概率对应训练数据中的一个标签，概率明显占优的标签即为模型所预测的分类，在识别过程中，输入一张测试图片，tflite模型将会输出对应的标签序号k，其中，0≤k≤39，并通过序号输出识别分类的结果。
[0018]与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：
[0019]本专利技术使用时用户发出语音唤醒词，语音识别及声源定位模块将语音唤醒词传递至控制板控制移动底盘启动行驶，并利用红外避障模块运行到指定位置，用户按下控制按钮，启动拍照功能，摄像头拍摄垃圾照片，并保存在本地；控制板利用tflite模型进行垃圾种类识别，将照片与学习到的垃圾种类参数进行对比，从而获得所检测垃圾的类型；若未能成功识别，则分类到其他垃圾类别；控制板根据垃圾类型的识别结果，启动舵机打开相应类别的桶盖，一定时间后自动关闭，实现随叫随到、自动翻盖、识别垃圾种类等功能。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的整体结构示意图；
[0021]图2为本专利技术的硬件示意图；
[0022]图3为本专利技术的软件流程图；
[0023]其中，1为桶体；2为桶盖；3为舵机；4为移动底盘；5为控制板、语音识别及声源定位模块、红外避障模块及摄像头装在一起的模块。
具体实施方式
[0024]附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
[0025]为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
[0026]对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是理解的。
[0027]下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。
[0028]实施例1
[0029]如图1
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2所示，一种分类垃圾桶，包括可回收垃圾桶、不可回收垃圾桶、厨余垃圾桶、有害垃圾桶、可回收垃圾桶盖、不可回收垃圾桶盖、厨余垃圾桶盖、有害垃圾桶盖、舵机A、舵机B、舵机C、舵机D、控制板、语音识别及声源定位模块、红外避障模块、摄像头和移动底盘；可回收垃圾桶盖与可回收垃圾桶连接，连接处安装所述舵机A；不可回收垃圾桶盖与不可回收垃圾桶连接，连接处安装所述舵机B；厨余垃圾桶盖与厨余垃圾桶连接，连接处安装所述舵机C；有害垃圾桶盖与有害垃圾桶连接，连接处安装所述舵机D；可回收垃圾桶、不可回收垃圾桶、厨余垃圾桶、有害垃圾桶依次连接，安装在移动底盘上方；语音识别及声源定位模块与控制板安装在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分类垃圾桶，其特征在于，包括可回收垃圾桶、不可回收垃圾桶、厨余垃圾桶、有害垃圾桶、可回收垃圾桶盖、不可回收垃圾桶盖、厨余垃圾桶盖、有害垃圾桶盖、舵机A、舵机B、舵机C、舵机D、控制板、语音识别及声源定位模块、红外避障模块、摄像头和移动底盘；可回收垃圾桶盖与可回收垃圾桶连接，连接处安装所述舵机A；不可回收垃圾桶盖与不可回收垃圾桶连接，连接处安装所述舵机B；厨余垃圾桶盖与厨余垃圾桶连接，连接处安装所述舵机C；有害垃圾桶盖与有害垃圾桶连接，连接处安装所述舵机D；可回收垃圾桶、不可回收垃圾桶、厨余垃圾桶、有害垃圾桶依次连接，安装在移动底盘上方；语音识别及声源定位模块与控制板安装在移动底盘上方与垃圾桶下方，语音识别及声源定位模块与控制板相连接，摄像头安装在移动底盘正前方，并与控制板相连接；红外避障模块安装于移动底盘的左前方与右前方，并与控制板相连接。2.根据权利要求1所述的分类垃圾桶，其特征在于，所述控制板为Raspberry Pi控制板。3.根据权利要求1所述的分类垃圾桶，其特征在于，所述舵机A、舵机B、舵机C、舵机D均为MG996R舵机。4.根据权利要求1所述的分类垃圾桶，其特征在于，所述语音识别及声源定位模块为ReSpeaker 4
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Mics阵列。5.一种如权利要求1
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4任一项所述的分类垃圾桶的控制方法，其特征在于，包括以下按步骤：S1：用户发出语音唤醒词，语音识别及声源定位模块将语音唤醒词传递至控制板控制移动底盘启动行驶，并利用红外避障模块运行到指定位置，用户按下控制按钮，启动拍照功能，摄像头拍摄垃圾照片，并保存在本地；S2：控制板利用tflite模型进行垃圾种类识别，将照片与学习到的垃圾种类参数进行对比，从而获得所检测垃圾的类型；若未能成功识别，则分类到其他垃圾类别；S3：控制板根据垃圾类型的识别结果，启动舵机打开相应类别的桶盖，一定时间后自动关闭。6.根据权利要求5所述的分类垃圾桶的控制方法，其特征在于，所述步骤S1中的语音识别及声源定位模块的工作过程是：采...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢洪途，张文浩，王舒奕，吴芊芊，王国倩，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：