專利名稱：一種智能垃圾桶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于人機(jī)交互領(lǐng)域，其中涉及到RFID技術(shù)、紅外感知技術(shù)和超聲波測(cè)距技術(shù)，具體來(lái)說(shuō)，涉及到一種自動(dòng)開關(guān)蓋和主動(dòng)提示用戶倒垃圾的垃圾桶。
背景技術(shù)：
RFID即射頻識(shí)別，是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境，可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便。最基本的RFID系統(tǒng)有三個(gè)部分組成電子標(biāo)簽——由耦合元件及芯片組成，其中一般保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象；閱讀器——讀取(有時(shí)還可以寫入)標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式；天線——在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號(hào)。RFID技術(shù)制作的電子標(biāo)簽分兩種有源的和無(wú)源的電子標(biāo)簽，有源的電子標(biāo)簽感知距離為5～10m，無(wú)源的電子標(biāo)簽感知距離為1m。
RFID技術(shù)已經(jīng)十分成熟，但是應(yīng)用并不廣泛。它在數(shù)字家庭和辦公自動(dòng)化方面的應(yīng)用正在普及。在家庭中，為了防止垃圾異味散發(fā)，垃圾桶應(yīng)該帶有蓋子且封閉嚴(yán)密?，F(xiàn)今帶有蓋子的垃圾桶通常需要人工打開，或者把蓋子頂開，或者要用腳踩下面的機(jī)關(guān)才能打開。這樣就很不方便，而且容易把垃圾桶外殼也搞的很臟，影響家庭環(huán)境。另外，垃圾桶滿時(shí)，用戶會(huì)經(jīng)常因疏忽而不能即時(shí)倒垃圾，導(dǎo)致垃圾堆積影響家居生活，需要一種自動(dòng)開關(guān)蓋且能提醒用戶垃圾桶滿了的智能垃圾桶。
利用數(shù)字家庭中的紅外掃描設(shè)備、RFID系統(tǒng)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)制造一種智能垃圾桶。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服以上的不足，本發(fā)明提供一種智能化的垃圾桶，當(dāng)用戶要丟垃圾時(shí)它自動(dòng)打開頂蓋，倒完后自動(dòng)再合上，且當(dāng)用戶出門時(shí)，如果垃圾桶滿了會(huì)自動(dòng)提示用戶倒垃圾。
一種智能垃圾桶，它主要包括普通垃圾桶、超聲波測(cè)距單元、RFID閱讀器、開關(guān)蓋控制單元、天線、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、紅外線進(jìn)出判斷單元和提醒裝置。
所述普通垃圾桶用于盛裝垃圾。
所述超聲波測(cè)距單元安裝于垃圾桶頂蓋的內(nèi)側(cè)，由超聲波發(fā)射單元、超聲波接收單元、計(jì)時(shí)單元、距離計(jì)算單元和信號(hào)發(fā)射單元五部分組成。它通過(guò)聲波反射原理用于判斷垃圾桶是否裝滿，當(dāng)垃圾已滿的時(shí)候發(fā)出一個(gè)代表垃圾桶已滿的信號(hào)給提醒裝置。
所述RFID閱讀器安裝在垃圾桶外殼上，用于感知并讀取RFID電子標(biāo)簽的信息，并通知開關(guān)蓋控制單元打開和關(guān)閉垃圾桶頂蓋。它所感知并讀取的范圍為1米，電子標(biāo)簽為無(wú)源的RFID電子標(biāo)簽。
所述開關(guān)蓋控制單元用于控制垃圾桶頂蓋打開和關(guān)閉，當(dāng)頂蓋合上時(shí)，開關(guān)蓋控制單元還會(huì)通知超聲波發(fā)射單元向垃圾桶底部方向發(fā)一串超聲波，關(guān)蓋控制單元可以通過(guò)垃圾桶桶體和頂蓋都裝上電磁鐵，控制電流方向，使得桶體和頂蓋的磁極相吸或相斥，從而控制頂蓋關(guān)上或打開，也可以通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)齒輪傳送而開關(guān)頂蓋。
所述天線用于在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號(hào)。
所述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)為數(shù)字家庭內(nèi)部架設(shè)的無(wú)限局域網(wǎng)，用于傳輸超聲波測(cè)距單元發(fā)出的信號(hào)給提醒裝置。
所述紅外線進(jìn)出判斷單元安裝于門的內(nèi)側(cè)，它包括紅外感應(yīng)單元、紅外線接收單元、距離計(jì)算單元、紅外線掃描裝置和進(jìn)出判斷單元。進(jìn)出判斷單元通過(guò)發(fā)射紅外線，感知用戶的出現(xiàn)，并判斷用戶是否出門。所述紅外感應(yīng)單元的感應(yīng)區(qū)域?yàn)橐蚤T為中心，以距門的距離為半徑的極坐標(biāo)，門前2m內(nèi)的扇型區(qū)域，并通過(guò)在發(fā)光源處設(shè)置屏蔽來(lái)限制紅外光只能掃描到此區(qū)域。
所述提醒裝置安裝于門上內(nèi)側(cè)，當(dāng)獲取“垃圾已滿”和“用戶要出門”這兩個(gè)信號(hào)后，向用戶發(fā)出提醒信息。以LED電子屏顯示提示消息或以音頻輸出語(yǔ)音提示，或兩者皆有。
本發(fā)明的有益效果如下1、垃圾桶能在用戶倒垃圾時(shí)自動(dòng)打開頂蓋，用戶倒完垃圾離開時(shí)自動(dòng)關(guān)閉頂蓋。不需要接觸垃圾桶就能打開頂蓋既方便又衛(wèi)生，也保持了垃圾桶外壁的清潔。即時(shí)關(guān)閉頂蓋減少了垃圾異味的散發(fā)。
2、如果垃圾桶滿而用戶忘記倒了，它會(huì)在用戶出門時(shí)提示用戶順便倒垃圾，避免了因忘記倒垃圾而導(dǎo)致垃圾堆積或者以后專門再跑一趟去倒垃圾。


圖1為智能垃圾桶結(jié)構(gòu)圖；圖2為超聲波測(cè)距單元結(jié)構(gòu)圖；圖3為紅外線進(jìn)出判斷單元結(jié)構(gòu)圖；圖4為智能垃圾桶工作的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。
如圖1所示為智能垃圾桶的結(jié)構(gòu)圖，它包括普通垃圾桶、超聲波測(cè)距單元、RFID閱讀器、開關(guān)蓋控制單元、天線、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、紅外線進(jìn)出判斷單元和提醒裝置。
1、發(fā)明思想電子標(biāo)簽象條形碼標(biāo)簽一樣可以貼在任何物品上，可以貼在經(jīng)常臨時(shí)盛垃圾的器皿上(比如水果盤、垃圾斗、煙灰缸等等)，還可以把標(biāo)簽貼在用戶的衣著上(比如鞋子里面)。垃圾桶上安裝RFID閱讀器。在房間里安裝用于電子標(biāo)簽和RFID閱讀器之間傳遞射頻信號(hào)的天線。當(dāng)用戶穿著貼有標(biāo)簽的衣著或拿這些貼有標(biāo)簽的器皿走近垃圾桶時(shí)，其上的電子標(biāo)簽被RFID閱讀器感知，垃圾桶自動(dòng)打開頂蓋，當(dāng)用戶離開時(shí)感知不到電子標(biāo)簽又自動(dòng)合上。
每次頂蓋合上后，垃圾桶利用頂蓋內(nèi)側(cè)上的超聲波測(cè)距裝置檢測(cè)垃圾桶是否滿了，如果滿了，就通過(guò)家庭內(nèi)部的無(wú)線局域網(wǎng)發(fā)一個(gè)信號(hào)給安裝在門上的提醒裝置。
當(dāng)用戶接近門口時(shí)，被門上的紅外進(jìn)出判斷單元感知，然后判斷用戶是出門還是進(jìn)門，如果是要出門，則發(fā)信號(hào)給提醒裝置。如果提醒裝置獲取了垃圾桶已滿和用戶要出門的兩條信號(hào)后，它就提醒用戶出門時(shí)順便倒垃圾。
2、模塊說(shuō)明1)普通垃圾桶普通垃圾桶用于盛裝垃圾，可以是現(xiàn)在大部分家庭所使用的那種經(jīng)過(guò)改造的垃圾桶。
2)超聲波測(cè)距單元超聲波測(cè)距單元安裝于垃圾桶頂蓋的內(nèi)側(cè)，它通過(guò)聲波反射原理用于判斷垃圾桶是否裝滿，當(dāng)垃圾已滿的時(shí)候發(fā)出一個(gè)代表垃圾桶已滿的信號(hào)給提醒裝置。
如圖2所示，該單元由5個(gè)小單元組成超聲波發(fā)射單元——發(fā)射超聲波，超聲波接收單元——接受反射回來(lái)的超聲波，計(jì)時(shí)單元——記錄發(fā)出超聲波的時(shí)間和接收到反射波的時(shí)間；距離計(jì)算單元——由發(fā)出發(fā)射波和接受到反射波的時(shí)間差計(jì)算出垃圾距離垃圾桶頂蓋的距離，判斷出垃圾桶滿與否；信號(hào)發(fā)射單元——如果垃圾桶滿，發(fā)射一個(gè)信號(hào)給提醒裝置。
當(dāng)頂蓋合上時(shí)，開關(guān)蓋控制單元會(huì)通知超聲波發(fā)射單元，它向垃圾桶底部方向發(fā)一串超聲波，同時(shí)計(jì)時(shí)單元開始計(jì)時(shí)，超聲波接收單元接收到超聲波時(shí)停止計(jì)時(shí)，距離計(jì)算單元利用發(fā)射波和反射波的時(shí)間差來(lái)計(jì)算垃圾距頂蓋的距離，從而得知垃圾桶是否滿了。如果滿了信號(hào)發(fā)射單元就發(fā)出一個(gè)代表垃圾桶已滿的信號(hào)給提醒裝置。
3)RFID閱讀器RFID閱讀器安裝在垃圾桶外殼上，它可以感知并讀取1m范圍內(nèi)無(wú)源的RFID電子標(biāo)簽的信息。當(dāng)用戶穿著貼有電子標(biāo)簽的衣著或拿著貼有電子標(biāo)簽的臨時(shí)盛放垃圾的器皿走近垃圾桶時(shí)，RFID閱讀器就感知到，并讀取電子標(biāo)簽內(nèi)的信息，同時(shí)通知開關(guān)蓋控制單元打開垃圾桶頂蓋。用戶倒完垃圾離開后，RFID閱讀器感知不到電子標(biāo)簽，就通知開關(guān)蓋控制單元關(guān)閉頂蓋。
4)開關(guān)蓋控制單元開關(guān)蓋控制單元，用于控制垃圾桶頂蓋打開和關(guān)閉。實(shí)現(xiàn)該自動(dòng)控制可以有很多辦法。比如垃圾桶桶體和頂蓋都裝上電磁鐵，通過(guò)控制電流方向，使得桶體和頂蓋的磁極相吸或相斥，從而控制頂蓋關(guān)上或打開。也可以通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)齒輪傳送而開關(guān)頂蓋。
5)天線天線用于在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號(hào)，屬于RFID技術(shù)必備的設(shè)備，也是數(shù)字家庭建設(shè)中必備裝置。
6)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)用于傳輸提醒裝置和超聲波測(cè)距單元發(fā)出的信號(hào)，為數(shù)字家庭內(nèi)部架設(shè)的無(wú)限局域網(wǎng)。
7)紅外線進(jìn)出判斷單元紅外線進(jìn)出判斷單元，安裝于門的內(nèi)側(cè)，用于發(fā)射紅外線，感知用戶的出現(xiàn)，并判斷用戶是否出門。
建立以門為中心，以距門的距離為半徑的極坐標(biāo)，則設(shè)置門前2m內(nèi)的扇型區(qū)域?yàn)楦袘?yīng)區(qū)，即通過(guò)在發(fā)光源處設(shè)置屏蔽來(lái)限制紅外光只能掃描到此區(qū)域，當(dāng)用戶走進(jìn)該區(qū)域時(shí)即刻被紅外進(jìn)出判斷單元感知。
如圖3所示，該單元包含以下小單元紅外感應(yīng)單元——感知用戶并發(fā)射紅外線；紅外線接收單元——接受反射回來(lái)的紅外線；距離計(jì)算單元——由紅外線發(fā)射光與反射光的相位差計(jì)算用戶距門的距離；進(jìn)出判斷單元——由前后多次測(cè)得的距離來(lái)判斷用戶是出門還是進(jìn)門，如果是出門就傳信號(hào)到提醒裝置。
當(dāng)用戶走進(jìn)感應(yīng)區(qū)時(shí)，紅外進(jìn)出判斷單元中的紅外感應(yīng)單元感知到并發(fā)射紅外線，由紅外線接收單元接收反射光，距離計(jì)算單元通過(guò)測(cè)量紅外線發(fā)射光與反射光的相位差算得用戶距門的距離半徑，由進(jìn)出判斷單元判斷如果距離半徑在變小，則判斷用戶是要出門，發(fā)一個(gè)表示用戶要出門的信號(hào)給提醒裝置，否則，判斷用戶是在進(jìn)門，不做出反應(yīng)。
8)提醒裝置提醒裝置，安裝于門上內(nèi)側(cè)。當(dāng)獲取“垃圾已滿”和“用戶要出門”這兩個(gè)信號(hào)后，才發(fā)出提醒信息，以LED電子屏顯示提示消息或以音頻輸出語(yǔ)音提示，或兩者皆有。
3、工作流程如圖4所示為該智能垃圾桶的工作流程，其具體過(guò)程為1)當(dāng)用戶穿著貼有電子標(biāo)簽的衣著，或者拿著貼有標(biāo)簽的臨時(shí)盛放垃圾的器皿走近垃圾桶時(shí)，垃圾桶上安裝的RFID閱讀器會(huì)感知到上面貼的電子標(biāo)簽，于是通知開關(guān)蓋單元打開垃圾桶的頂蓋。
2)用戶倒完垃圾離開后，RFID閱讀器感知不到電子標(biāo)簽，就通知開關(guān)蓋控制單元關(guān)閉頂蓋，關(guān)閉后由開關(guān)蓋控制單元通知超聲波測(cè)距單元啟動(dòng)。
3)超聲波測(cè)距單元啟動(dòng)后，會(huì)朝垃圾桶底部發(fā)一串超聲波后自動(dòng)停止，檢測(cè)垃圾距離頂蓋的深度，從而得知垃圾桶是否滿，如果滿了，就發(fā)一個(gè)信號(hào)給提醒裝置，信號(hào)由無(wú)線網(wǎng)傳輸。否則，不做出反應(yīng)。
4)當(dāng)用戶出門時(shí)，紅外線進(jìn)出判斷單元感知到用戶并持續(xù)測(cè)量用戶距門的距離，如果距離在縮小，說(shuō)明用戶要出門，就發(fā)一個(gè)信號(hào)給提醒裝置，如果距離在變大，說(shuō)明用戶是在進(jìn)門，不做出反應(yīng)。
5)提醒裝置收到表示“垃圾桶已滿”和表示“用戶要出門”這兩個(gè)信號(hào)后，會(huì)通過(guò)裝在門上的LED電子顯示屏顯示提示信息“垃圾桶滿了，請(qǐng)順便倒垃圾”，或者通過(guò)音頻設(shè)備輸出聲音提示，或者兩者皆有。
權(quán)利要求
1.一種智能垃圾桶，它包括普通垃圾桶，其特征在于，它還包括超聲波測(cè)距單元、RFID閱讀器、開關(guān)蓋控制單元、天線、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、紅外線進(jìn)出判斷單元和提醒裝置普通垃圾桶用于盛裝垃圾；超聲波測(cè)距單元通過(guò)聲波反射原理用于判斷垃圾桶是否裝滿，當(dāng)垃圾已滿的時(shí)候發(fā)出一個(gè)代表垃圾桶已滿的信號(hào)給提醒裝置；RFID閱讀器用于感知并讀取RFID電子標(biāo)簽的信息，并通知開關(guān)蓋控制單元打開和關(guān)閉垃圾桶頂蓋；開關(guān)蓋控制單元用于控制垃圾桶頂蓋打開和關(guān)閉，當(dāng)頂蓋合上時(shí)，開關(guān)蓋控制單元還會(huì)通知超聲波發(fā)射單元向垃圾桶底部方向發(fā)一串超聲波；天線用于在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號(hào)；無(wú)線網(wǎng)絡(luò)用于傳輸提醒裝置和超聲波測(cè)距單元發(fā)出的信號(hào)；紅外線進(jìn)出判斷單元通過(guò)發(fā)射紅外線，感知用戶的出現(xiàn)，并判斷用戶是否出門；提醒裝置當(dāng)獲取“垃圾已滿”和“用戶要出門”這兩個(gè)信號(hào)后，向用戶發(fā)出提醒信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能垃圾桶，其特征在于，所述超聲波測(cè)距單元安裝于垃圾桶頂蓋的內(nèi)側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能垃圾桶，其特征在于，所述超聲波測(cè)距單元由超聲波發(fā)射單元、超聲波接收單元、計(jì)時(shí)單元、距離計(jì)算單元和信號(hào)發(fā)射單元五部分組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能垃圾桶，其特征在于，所述RFID閱讀器安裝在垃圾桶外殼上，它所感知并讀取的范圍為1米，電子標(biāo)簽為無(wú)源的RFID電子標(biāo)簽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能垃圾桶，其特征在于，所述開關(guān)蓋控制單元可以通過(guò)垃圾桶桶體和頂蓋都裝上電磁鐵，控制電流方向，使得桶體和頂蓋的磁極相吸或相斥，從而控制頂蓋關(guān)上或打開；也可以通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)齒輪傳送而開關(guān)頂蓋。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能垃圾桶，其特征在于，所述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)為數(shù)字家庭內(nèi)部架設(shè)的無(wú)限局域網(wǎng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能垃圾桶，其特征在于，所述紅外線進(jìn)出判斷單元安裝于門的內(nèi)側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能垃圾桶，其特征在于，所述紅外線進(jìn)出判斷單元包括紅外感應(yīng)單元、紅外線接收單元、距離計(jì)算單元、紅外線掃描裝置和進(jìn)出判斷單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的智能垃圾桶，其特征在于，所述紅外進(jìn)出判斷單元中紅外感應(yīng)單元的感應(yīng)區(qū)域?yàn)橐蚤T為中心，以距門的距離為半徑的極坐標(biāo)，門前2m內(nèi)的扇型區(qū)域，并通過(guò)在發(fā)光源處設(shè)置屏蔽來(lái)限制紅外光只能掃描到此區(qū)域。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能垃圾桶，其特征在于，所述提醒裝置安裝于門上內(nèi)側(cè)，當(dāng)獲取“垃圾已滿”和“用戶要出門”這兩個(gè)信號(hào)后，才發(fā)出提醒信息，以LED電子屏顯示提示消息或以音頻輸出語(yǔ)音提示，或兩者皆有。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種智能垃圾桶，它能自動(dòng)開關(guān)蓋和主動(dòng)提示用戶倒垃圾，屬于人機(jī)交互領(lǐng)域。它包括普通垃圾桶、超聲波測(cè)距單元、RFID閱讀器、開關(guān)蓋控制單元、天線、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、紅外線進(jìn)出判斷單元和提醒裝置。當(dāng)垃圾桶上面的RFID閱讀器感知到衣服上貼有電子標(biāo)簽的用戶靠近垃圾桶時(shí)，它會(huì)通知開關(guān)蓋控制單元打開蓋頂，當(dāng)用戶離開時(shí)，RFID閱讀器又會(huì)通知開關(guān)蓋控制單元關(guān)閉桶蓋；超聲波測(cè)距單元判斷垃圾桶是否裝滿，裝滿時(shí)，它會(huì)向提醒系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)；紅外線進(jìn)出判斷單元判斷用戶是否出門，出門時(shí)，向提醒系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)；提醒裝置收到表示“垃圾桶已滿”“用戶要出門”信號(hào)后，提醒用戶倒垃圾。利用此發(fā)明使得垃圾桶更加清潔衛(wèi)生，用戶使用起來(lái)更加方便。
文檔編號(hào)B65F1/16GK1974347SQ20061012303
公開日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2006年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月26日
發(fā)明者毛正華, 羅笑南 申請(qǐng)人:中山大學(xué)