曾實(shí)現(xiàn)，薛蕊，馬秋環(huán)

青島黃海學(xué)院，山東青島 266427

隨著生活水平的提高，飲料成為當(dāng)代人們外出時(shí)的必備之一，這也就使得飲料瓶在我們通常生產(chǎn)的食品包裝垃圾中占據(jù)了相當(dāng)大的比例[1]。

1 研究目的

設(shè)計(jì)出一款飲料瓶自動(dòng)回收垃圾箱，提升該產(chǎn)品的可辨識(shí)度，提高垃圾箱的使用的便捷性，垃圾箱主要針對(duì)人流量大且等候時(shí)間較長(zhǎng)的地方，提高飲料瓶的回收效率。垃圾箱由電機(jī)系統(tǒng)、感應(yīng)系統(tǒng)、掃描分揀系統(tǒng)、壓縮機(jī)構(gòu)、二維碼顯示系統(tǒng)、語(yǔ)音提示系統(tǒng)和箱體組成。采用太陽(yáng)能清潔能源，延長(zhǎng)垃圾箱的工作 時(shí)間。感應(yīng)系統(tǒng)控制垃圾箱入口開合，有效保證機(jī)體與周圍安全?；诎才嗔Φ姆謷到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)飲料瓶的分揀。壓縮機(jī)構(gòu)對(duì)分揀的飲料瓶進(jìn)行初步處理，減小瓶體體積，減輕后續(xù)工作量。掃描系統(tǒng)和二維碼顯示系統(tǒng)相結(jié)合，機(jī)器感應(yīng)到瓶體后會(huì)顯示付款二維碼。通過(guò)投放飲料瓶獲得獎(jiǎng)勵(lì)金，調(diào)動(dòng)人們保護(hù)環(huán)境積極性，引導(dǎo)人們垃圾分類與回收，倡導(dǎo)綠色生活[2]。

2 研究?jī)?nèi)容

通過(guò)大量的查閱資料，設(shè)計(jì)并繪制出飲料瓶自動(dòng)回收垃圾箱的模型，主要包括電機(jī)系統(tǒng)、感應(yīng)系統(tǒng)、基于安培力的掃描分揀系統(tǒng)、壓縮機(jī)構(gòu)、二維碼顯示系統(tǒng)、語(yǔ)音提示系統(tǒng)和箱體等。同時(shí)還針對(duì)垃圾箱內(nèi)部主要零件、機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜態(tài)力學(xué)的分析，通過(guò)計(jì)算與比較來(lái)判別零件、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是否可行。本設(shè)計(jì)包括瓶體感應(yīng)部分、二維碼顯示部分、一鍵捐獻(xiàn)機(jī)構(gòu)、分揀機(jī)構(gòu)部分、易拉罐壓縮機(jī)構(gòu)、塑料瓶壓縮機(jī)構(gòu)、結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)。

3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)

日本的垃圾分類經(jīng)過(guò)20 余年的實(shí)施早就已經(jīng)潛移默化，垃圾進(jìn)行著嚴(yán)格復(fù)雜的分類，在2016 年就有大約51 種垃圾進(jìn)行分類。日本為法律強(qiáng)制及全員參與回收體系，飲料瓶，如果在中國(guó)可能就直接丟進(jìn)垃圾桶，然而在日本，光是對(duì)飲料瓶的人工處理就要5 步，其后果就是個(gè)人成本過(guò)高。而在歐美國(guó)家主要為飲料瓶押金制度，將啟用飲料瓶押金制度，為的提高飲料瓶的回收效率，減少丟棄的飲料瓶對(duì)土地和海洋的散布危害。

在我國(guó)現(xiàn)有的飲料瓶回收體系中，總體上其實(shí)是借鑒了美國(guó)的模式。但是由于我國(guó)當(dāng)前技術(shù)和設(shè)施條件的不足，回收到垃圾在回收等環(huán)節(jié)會(huì)出現(xiàn)將已分好類的垃圾又混在一起的情況，這就使得大多數(shù)回收到的垃圾只能進(jìn)行填埋或焚燒，使得具備價(jià)值的物資回收效率不高，造成資源浪費(fèi)。在中國(guó)的處理體系中，主要由人工將摻雜在垃圾中的飲料瓶進(jìn)行分揀再處理。

4 創(chuàng)新點(diǎn)與項(xiàng)目特色

（1）自帶發(fā)電系統(tǒng)，不對(duì)城市電網(wǎng)依賴。

（2）垃圾箱具有分揀金屬瓶與塑料瓶功能，提高飲料瓶的回收范圍。

（3）回收入口為感應(yīng)開關(guān)，使得箱體為密閉空間，使用壽命較長(zhǎng)。

（4）通過(guò)投放可回收垃圾獲得獎(jiǎng)勵(lì)金，與現(xiàn)行支付寶、微信相聯(lián)系，調(diào)動(dòng)人們保護(hù)環(huán)境積極性，引導(dǎo)人們垃圾分類與回收，倡導(dǎo)綠色生活。

（5）在機(jī)體內(nèi)進(jìn)行初部處理，減小瓶體體積。

5 技術(shù)路線

沒有飲料瓶投放時(shí)，機(jī)器一直處于待機(jī)狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)開始工作時(shí)，入口打開，將飲料瓶投放進(jìn)分揀托盤，分揀機(jī)構(gòu)將對(duì)飲料瓶進(jìn)行分揀。分揀電機(jī)將不同材質(zhì)的飲料瓶分揀到不同的壓縮機(jī)構(gòu)處，壓縮機(jī)構(gòu)對(duì)進(jìn)入的飲料瓶進(jìn)行壓縮，壓縮之后進(jìn)入回收桶，掉落過(guò)程觸發(fā)感應(yīng)器，二維碼顯示器將顯示二維碼供用戶掃取。

5.1 以安培力分揀為控制系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)分辨金屬非金屬

采用金屬檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)金電感式傳感器進(jìn)行檢測(cè)。飲料瓶投入的信號(hào)經(jīng)分類傳感器檢測(cè)，74LS08 芯片驅(qū)動(dòng)后進(jìn)入單片機(jī)進(jìn)行處理屬易拉罐與塑料瓶的檢測(cè)，金屬檢測(cè)裝置由金屬檢測(cè)器與光電傳感器組成，數(shù)據(jù)通過(guò)控制裝置進(jìn)行分析比較處理，最后通過(guò)分揀裝置完成對(duì)不同材質(zhì)的飲料瓶的篩選。

5.2 利用各種傳感器完成相應(yīng)的信息采集與傳輸

垃圾箱在待機(jī)時(shí)，顯示屏上將循環(huán)播放綠色環(huán)保的宣傳短片；當(dāng)有人投放飲料瓶，機(jī)器將飲料瓶進(jìn)行壓縮，當(dāng)確認(rèn)壓縮完成的飲料瓶進(jìn)人存儲(chǔ)箱后，顯示屏上將會(huì)顯示返利二維碼，與現(xiàn)行的微信支付寶聯(lián)系，供用戶掃取，或當(dāng)投放者選擇捐獻(xiàn)后直接播放感謝語(yǔ)音。

5.3 在機(jī)體內(nèi)進(jìn)行初部處理，減少瓶體體積

在垃圾箱的設(shè)計(jì)中，我們嘗試是否可以將飲料瓶體進(jìn)行壓縮，并針對(duì)不同材質(zhì)的進(jìn)行不同方式的壓縮。通過(guò)實(shí)際的觀察發(fā)現(xiàn)，易拉罐最適合的的壓縮方式為垂直壓縮，塑料瓶最適合的壓縮方式為側(cè)面壓縮。