一种垃圾自动分类收集空中机器人的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，具体为一种垃圾自动分类收集空中机器人。

背景技术：

随着现今国家对环保的重视，人们环保意识的增强，垃圾分类也越来越多的出现在人们的日常生活中，及调查显示自国家出台垃圾分类相关政策后已有超过200个城市启动垃圾分类的相关工作，而作为一个拥有辽阔土地的国家，众多的旅游景点也成为了国家一张闪亮的名片，在推进城市保护环境垃圾分类进程的同时，旅游景点的垃圾分类也应当予以极高的重视，景点中人员复杂，流动性强，素质参差不齐，无法做到完全避免垃圾随处乱扔的情况。应用景区垃圾收集机器人既可以高效的收集园区各处的垃圾，保证景区的干净整洁，提升游客的游览环境，提高景区的游览质量。在一些位于高山或危险地形区域的垃圾收集也可以用机器人取代，这样不但极大的提高了工作效率，减轻了二次垃圾分类的压力也保障了环卫工人的人身安全。

因此，设计一种高空垃圾自动分类收集机器人，成为我们要解决的问题。

技术实现要素：

针对上述情况，本发明提供了一种高空垃圾自动分类收集机器人，解决了目前景区垃圾处理仍然全部使用人工捡拾垃圾，导致垃圾清理不及时、环卫工人的劳动强度过大和危险系数过高的问题。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：提供一种垃圾自动分类收集空中机器人，包括无人机主体、机械臂组件、图像采集装置、若干个收集器和控制芯片，无人机主体包括支架、旋翼和驱动机构，驱动机构固定于支架上，旋翼设置于驱动机构的驱动端；机械臂组件设置于支架上，并用于抓取垃圾；图像采集装置用于采集垃圾的图像信息，收集器用于储存垃圾，控制芯片用于控制机械臂抓取垃圾，并控制图像采集装置采集机械臂抓取的垃圾的图像信息，并将图像信息分析处理，根据预设规则，判断垃圾类别，并控制机械臂抓取的垃圾置于对应类别的收集器。

本发明的有益效果：

1、本申请实施例的垃圾自动分类收集空中机器人，通过无人机主体上设置机械臂组件，可以使得无人机主体带动机械臂组件飞行，机械臂组件可以实现对垃圾的抓取及投放，通过设置图像采集装置可以指导机械臂组件对垃圾的抓取，并通过将机械臂组件所抓取的垃圾进行拍照，通控制芯片对其识别，判断垃圾的类别，并控制机械臂组件将抓取的垃圾置于对应的收集器中，可以实现对垃圾的自动抓取，并对垃圾进行分类，可以减少人们的工作量。尤其是对于景区的垃圾的拾取和分类处理具有重要的意义，能够提高环保效率，节约人力成本，降低工作时的危险系数。

2、通过无人机的电源、驱动机构带动旋翼转动向上驱动，为机器人提供飞行能力；机械臂可以实现多角度、多方位对垃圾的抓取和放置。机器人可以飞行并抓取发现的不同位置的垃圾并放置在对应的垃圾箱中，实现垃圾分类拾取。

3、图像采集装置被放置在三百六十度旋转的旋转件的两侧，可以达到无死角的监控飞行区域，保证飞行安全，而且控制芯片可以对采集到的图片进行分析，找出垃圾并将其分类，最终通过第三摄像头的扫描确认收集器种类，并正确投掷垃圾。收集器可以提供垃圾的暂时储存空间，提高机器人的工作效率，对收集器的分类可以避免对垃圾的二次分拣，最大程度减轻人的工作量，全面提高清洁效率。

附图说明

图1为本发明的垃圾自动分类收集空中机器人的结构示意图。

图2为本发明的机械臂组件结构示意图。

图3为本发明的收集器结构示意图。

图4为本发明的图像采集装置的部分结构示意图。

图5为本发明的实施例的垃圾自动分类收集空中机器人的部分结构框图。

1、无人机主体；11、支架；12、旋翼；13、驱动机构；111、中心板；112-支杆；14、保护架；141、第一环架；142、第二环架；143、连接件；2、机械臂组件；21、旋转平台；22、升降组件；221、滑杆；222、滑块；223、限位件；224、旋转件；23、伸缩臂；24、夹爪组件；231、伸缩杆；241、弹性弧度爪；2411、开口部；242、固定件；243、型材；244、曲臂；245、支撑杆；246、驱动臂；247、伸缩件；211、中心转轴；3、图像采集装置；31、第一摄像头；32、第二摄像头；33、第三摄像头；4、收集器；41、开口；42、垃圾分类二维码；5、飞控板；51、控制芯片；6、电源。

具体实施方式

下面通过实施实例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

如图1和5所示，本发明实施例提供一种垃圾自动分类收集空中机器人，包括无人机主体1、机械臂组件2、图像采集装置3、若干个收集器4和控制芯片51，无人机主体1包括支架11、旋翼12和驱动机构13，驱动机构13固定于支架11上，旋翼12设置于驱动机构13的驱动端；机械臂组件2设置于支架11上，并用于抓取垃圾；图像采集装置3用于采集垃圾的图像信息，收集器4用于储存垃圾，控制芯片51用于控制机械臂抓取垃圾，并控制图像采集装置3采集机械臂抓取的垃圾的图像信息，并将图像信息分析处理，根据预设规则，判断垃圾类别，并控制机械臂抓取的垃圾置于对应类别的收集器4。

以上为本申请实施例的核心内容，本申请实施例的垃圾自动分类收集空中机器人，通过无人机主体1上设置机械臂组件2，可以使得无人机主体1带动机械臂组件2飞行，机械臂组件2可以实现对垃圾的抓取及投放，通过设置图像采集装置3可以指导机械臂组件2对垃圾的抓取，并通过将机械臂组件2所抓取的垃圾进行拍照，通控制芯片51对其识别，判断垃圾的类别，并控制机械臂组件2将抓取的垃圾置于对应的收集器4中，可以实现对垃圾的自动抓取，并对垃圾进行分类，可以减少人们的工作量。

其中，预设规则为按照垃圾的图像信息，将其分为干垃圾、湿垃圾、可回收垃圾和有害垃圾。在其他实施例中预设规则也可以为其他分类规则。

具体的，本申请实施例的无人机主体1通过驱动机构13驱动旋翼12转动，使得旋翼12向上飞行，本申请实施例中的旋翼12为六个，每个旋翼12对应一个驱动机构13，通过每个旋翼12对应的驱动机构13的输出的驱动力不同，以控制无人机主体1飞行的方向和角度。每个驱动机构13与控制芯片51连接，实现控制芯片51对其单独控制，本申请实施例中驱动机构13可以是电机。

具体的，本申请实施例中，支架11包括中心板111和若干支杆112，支杆112固定于中心板111的周侧。具体的，支架11均匀分散于中心板111的周围，本申请实施例中，中心板111为圆板，圆板的厚度方向的周侧设置安装孔，支杆112装置与安装孔上。本申请实施例中的支杆112为六根，六根支杆112均匀的分布于中心板111的周围，可以使得无人机主体1的均衡性好，提高飞行的稳定性，六根支杆112的长度相同，每根支杆112上设置一个旋翼12和驱动机构13，六个旋翼12和驱动机构13可以较好的给于机器人以驱动力，对飞行方向和角度可以实现较好的控制。

本申请实施例中，无人机主体1包括保护架14，保护架14包括第一环架141、第二环架142和若干连接件143，连接件143设置于第一环架141和第二环架142之间，本申请实施例中，若干连接件143均匀分布于第一环架141和第二环架142之间。连接件143用于固定连接第一环架141和第二环架142；支杆112远离中心板111的一端固定于第一环架141的内侧，旋翼12和第二环架142设置于第一环架141的同一侧；若干个收集器4设置于第一环架141远离第二环架142一侧，避免机伸缩臂23向收集器4放置垃圾时碰触到旋翼12，避免影响无人机的飞行。本申请实施例中，四个收集器4放置于第一环架141的下方，两个收集器4并列放置，四个收集器4环绕于第一环架141的下方。本申请实施例中的第一环架141为具有六个边的环状结构，第二环架142也为具有六个边的环状结构，第一环架141和第二环架142大小相等，本申请实施例中，第一环架141和第二环通过连接件143固定成六棱柱保护架14。作为变形，第一环架141和第二环架142也可以大小不等，例如第二环架142的面积大于第一环架141的面积。第一环架141或第二环架142也可以为圆形，第一环架141或第二环架142也可以依据支杆112的数量设置成其他多边形。

本申请实施例中，支杆112均匀分布于与中心板111外周，支杆112远离中心板111一侧设置旋翼12，旋翼12均匀分布于中心板111外周，且旋翼12位于第二环架142所围成的环内。

保护架14能够实现对旋翼12的保护，避免旋翼12在抓取垃圾的过程中与周围环境物件发生碰撞，避免旋翼12的损坏所造成的对无人机的损伤，避免影响机器人的使用，提高机器人的寿命。同时本申请实施例的保护架14也便于使用者手持机器人，便于抓握，便于携持机器人，同时，本申请实施例的保护架14可以避免影响图像采集装置3的视线和采光。

如图1和2所示，机械臂组件2包括旋转平台21、升降组件22、伸缩臂23、夹爪组件24和驱动件(图未示)，旋转平台21转动设置于中心板111的一侧，旋转平台21设置于中心板111的一侧，旋转平台21可以实现以中心板111为中心，沿支杆112分布的周侧实现360度旋转，以便带动伸缩臂23和夹爪组件24实现360度转动；升降组件22包括滑杆221和滑动设置于滑杆221上的滑块222，滑杆221一端固定于旋转平台21远离中心板111一侧，滑杆221另一端设置限位件223；通过设置升降组件22可以带动伸缩臂23和夹爪组件24在垂直于中心板111方向上下移动；伸缩臂23的一端设置于滑块222上，夹爪组件24设置于伸缩臂23的另一端；伸缩臂23的长度方向与滑杆221的长度方向垂直；伸缩臂23可以垂直于中心板111厚度方向伸展，以便于抓取垃圾，避免无人机主体1对抓取垃圾的影响，同时可以收缩以便于放置垃圾；驱动件包括第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件，第一驱动件用于驱动旋转平台21转动，第二驱动件用于滑块222沿滑杆221长度方向滑动，第三驱动件用于驱动伸缩臂23伸缩。

本申请实施例的机械臂组件2可以实现机器人空间三维度的抓取，驱动件与控制芯片51连接，通过控制芯片51控制驱动件工作以使得机械臂组件2能够实现各个角度的调节以便于抓取垃圾。

本申请实施例的收集器4为四个，分别是用于放置干垃圾、湿垃圾、可回收垃圾收、有害垃圾，在其他实施例中，收集器4也可以为五个以上或三个等，可以包括不同的分类。

作为本申请实施例一优选方案，第一驱动件固定于中心板111上，旋转平台21包括中心转轴241，中心转轴241转动设置于中心板111上，且中心转轴241设置于第一驱动件的驱动端，通过第一驱动件驱动中心转轴241的转动以带动旋转平台21的转动；第二驱动件固定于旋转平台21远离中心板111一侧，滑块222设置于第二驱动件的驱动端，旋转平台21的转动可以带动第二驱动件和升降组件22的转动，以带动伸缩臂23和夹爪组件24的转动；第二驱动件可以给于滑块222以驱动力使得滑块222沿着滑杆221长度方向上下移动；第三驱动件固定于滑块222上，伸缩臂23设置于第三驱动件的驱动端，滑块222的移动可以带动第三驱动件的转动，第三驱动件可以带动伸缩臂23的伸缩，通过第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件的结合以便于调整夹爪组件24的的位置、角度、高度和伸展长度，并于抓取垃圾。

其中，伸缩臂23包括若干套设的伸缩杆231，远离滑块222一端的伸缩杆231设置于第三驱动件的驱动端。本申请实施例的伸缩杆231为两个，在其他实施例中，伸缩杆231也可以为多个，两个或多个伸缩杆231套设，可以实现伸缩杆231的伸缩，远离滑块222一端的伸缩杆231设置于第三驱动件的驱动端，可以实现对伸缩杆231的伸缩控制。

作为本申请实施例一优选方案，夹爪组件24包括弹性弧度爪241、固定件242、型材243、两个曲臂244、支撑杆245、两个驱动臂246和第四驱动件(图未示)，弹性弧度爪241设置开口部2411，以方便对垃圾的抓取；弹性弧度爪241的背向开口部2411的一侧固定于固定件242上，固定件242设置于伸缩臂23上，以便于将弹性弧度爪241的固定于伸缩臂23上；型材243的长度方向平行于开口部2411，型材243相对于固定件242滑动设置；两个曲臂244分别转动设置于型材243的两端；支撑杆245的一端与曲臂244远离型材243的一端连接，支撑杆245的另一端固定于固定件242上，本申请实施例包括两个支撑杆245，每个支撑杆245用于支撑一个曲臂244；驱动臂246一端固定于弹性弧度爪241，另一端转动固定于曲臂244远离型材243的一端；第四驱动件固定于伸缩臂23上，型材243设置于第四驱动件的驱动端。

其中，固定件242、型材243、两个曲臂244、支撑杆245和两个驱动臂246构成了开口41机构，以控制弹性弧度爪241开口部2411的开合。

本申请实施例中，在第四驱动件和型材243之间设置伸缩件247，以便于协助第四驱动件控制型材243的移动。本申请实施例中，固定件242的长度方向与伸缩臂23的长度方向一致。通过第四驱动件驱动型材243的移动以带动曲臂244的移动，并带动两个驱动臂246的角度发生变化，以控制弹性弧度爪241的弯曲，以使得开口部2411变小，实现对垃圾的抓取。待将垃圾放置于收集器4时，第四驱动件驱动伸缩件247收缩，带动型材243向滑块222方向移动，以便于带动曲臂244向滑块222方向移动，并带动驱动臂246移动，以使得两个驱动臂246之间的夹角增大，控制弹性弧度爪241的扩展，开口部2411增大，以松开垃圾，实现将垃圾放置于收集器4中。

本申请实施例的驱动件可以是电机。

如图1和4所示，滑杆221的另一端设置旋转件224和第五驱动件，旋转件224包括旋转杆，第五驱动件用于驱动旋转件224转动，旋转件224旋转的方向与旋转平台21旋转的方向相同或相反。

图像采集装置3包括第一摄像头31、第二摄像头32和第三摄像头33，第一摄像头31和第二摄像头32分别设置于旋转件224的两端；第三摄像头33设置于伸缩臂23靠近滑块222一侧。收集器4朝向中心板111的方向设置垃圾分类二维码42，以便于第三摄像头33采集识别垃圾分类二维码42，以便于将垃圾按照分类置于对应的收集器4内。

通过设置旋转件224，并件第一摄像头31和第二摄像头32固定于旋转件224的两端，可以实现旋转件224带动第一摄像头31和第二摄像头32的转动，以便于拍摄垃圾的图像信息，并将垃圾的图像信息输出至控制芯片51，控制芯片51获取垃圾的图像信息，并将垃圾的图像信息进行处理，并输入预设垃圾分类模型中对垃圾分类，将垃圾归属于垃圾、湿垃圾、可回收垃圾收或有害垃圾；第三摄像头33用于收集器4上的垃圾分类二维码42，并将识别信息传输至控制芯片51，控制芯片51根据垃圾分类二维码42和垃圾分类，以控制伸缩臂23将垃圾放置于对应垃圾收集器4中，实现对垃圾的分类收集。

其中，如图1和3所示，收集器4设置开口41，开口41朝向中心板111一侧，便于机械臂将垃圾从开口41放置于收集器4的腔体内。

本申请实施例中，机器人还包括电源6和飞控板5，电源6和飞控板5设置于中心板111上，且电源6和飞控板5设置于远离升降组件22一侧，控制芯片51设置于飞控板5内，电源6用于为飞控板5、驱动机构13和驱动件供电。飞控板5内设置通信电路用于接收手持遥控器的信号，实现对机器人的飞行的控制，飞控板5和电源6设置于中心板111上，可以使得飞控板5位于中心位置，避免飞控板5对旋翼12、机械臂及机器人的平衡性的影响。通过设置电源6，为机器人的提供能源。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。