賈明軍　佟海東　張超

摘要：為了解決小規(guī)?；厥諒U舊電池難的問題，設(shè)計研究了一種智能有償回收干電池的收集裝置，對該裝置結(jié)構(gòu)、工作流程進行了介紹，重點分析了新電池置換機構(gòu)的原理。

關(guān)鍵詞：智能;有償回收;干電池收集裝置

0 引言

電池作為日常生活中小型電器主要的能量來源，可以獲得穩(wěn)定的電壓、電流，且電池結(jié)構(gòu)簡單，攜帶方便，充放電操作簡便易行，在現(xiàn)代社會生活中發(fā)揮著巨大作用，應(yīng)用范圍十分廣泛，為人們的生產(chǎn)和生活提供了便利。日常生活中常見的電池有蓄電池、鋰電池（如相機電池等）和干電池，電池消耗量越來越大。

由于廢舊電池內(nèi)含有重金屬和酸堿物質(zhì)，混入生活垃圾中的廢舊電池一旦發(fā)生泄漏，就會對環(huán)境、土壤和水源造成嚴重的污染。因此，國內(nèi)外都比較重視對蓄電池等大型二次廢舊電池的回收，并且已有日趨成熟的技術(shù)（如瑞士的熱處理、德國的真空熱處理等），基本解決了二次污染問題。鋰電池通常在電子商城或者手機銷售處均有回收點。但對于干電池來說，因其體積小、種類繁多、需求量大且回收成本低，國內(nèi)尚未建立相應(yīng)的回收治理體系。目前，市面上也沒有集中回收廢舊電池的裝置，亟需解決小規(guī)?；厥諒U舊電池難的問題，以減少廢舊電池對環(huán)境的污染。

1 裝置結(jié)構(gòu)介紹

針對上述問題，本文設(shè)計研究了一種智能有償回收干電池的收集裝置，該收集裝置外觀整潔大方，設(shè)有LED顯示屏和移動輪，其中LED顯示屏安裝在機體外殼的上部外側(cè)，用于顯示兌換進程、播放普及宣傳本裝置的視頻以及廣告位招商;移動輪安裝在機體外殼底部，且設(shè)置固定鎖，方便本裝置的整體移動與固定。

裝置內(nèi)部包括舊電池收集機構(gòu)、新電池儲存箱、新電池置換機構(gòu)和安裝板，其中舊電池收集機構(gòu)傾斜設(shè)置在機體外殼的內(nèi)部一側(cè)，由滑道連接舊電池投入口與舊電池收集箱，舊電池投入口安裝在機體外殼上部，舊電池投入口頂部裝有視覺識別模塊的攝像頭，舊電池收集裝置設(shè)置在安裝板頂部且與舊電池投入口同側(cè);新電池儲存箱形狀如長方體鐵箱，在最下端挖出符合對應(yīng)電池大小的孔方便其彈出，設(shè)置在安裝板的頂部且靠近新電池彈出口處，新電池彈出口設(shè)置在機體外殼的下部;新電池置換機構(gòu)安裝在安裝板的頂部。該收集裝置的外觀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 裝置的工作流程簡介

廢舊電池通過舊電池投入口，經(jīng)視覺識別模塊的攝像頭識別出電池的型號、數(shù)量等信息并反饋給新電池置換機構(gòu)中的控制器，同時廢舊電池通過滑道暫存到舊電池收集箱，新電池置換機構(gòu)接收到信號后，將相對應(yīng)的新電池彈出至新電池彈出口，即完成一次廢舊電池有償回收。

3 新電池置換機構(gòu)介紹

新電池置換機構(gòu)控制系統(tǒng)工作原理如圖2（a）所示，應(yīng)用星瞳OpenMV4 H7 Cam的視覺識別模塊來識別投入的舊電池，提高電池型號識別準確性，區(qū)分雜物，并將識別信息反饋給控制器?？刂破髦骺匕宀捎肁rduino多路舵機控制板（電源供電），接收到視覺識別模塊的信號并經(jīng)控制器判斷處理后，向舵機和LED顯示屏同時發(fā)出信號，舵機接收到電信號后，使四連桿機構(gòu)與曲柄滑塊機構(gòu)聯(lián)動，滑塊推動儲存在新電池儲存箱中的電池在滑軌上滑動至新電池彈出口，兌換者即可領(lǐng)取新電池，新電池置換機構(gòu)工作示意圖如圖2（b）所示;LED顯示屏即可向兌換者展示兌換進程，同時利用LED廣告版面可以吸引到資金，實現(xiàn)資金循環(huán)，為本裝置的普及提供了條件。其中，該四連桿機構(gòu)與曲柄滑塊機構(gòu)使用Solidworks軟件設(shè)計，并用motion插件進行運動仿真模擬，充分考慮材料屬性及質(zhì)量、慣性后才加工實物，確保在實現(xiàn)產(chǎn)品功能的同時節(jié)約材料以及加工成本。其中，還可根據(jù)資金流轉(zhuǎn)情況對控制器進行投入與彈出量的設(shè)置，列舉其中一種情況：當(dāng)兌換者投入廢舊電池后（排除投入非電池的廢物情況），投入m1節(jié)廢舊n1號干電池，控制器對信號進行處理后發(fā)出相應(yīng)的電信號，使滑塊彈出m2節(jié)新n2號干電池，因不同型號的電池儲存在不同的儲存箱內(nèi)，所以采用不同的傳動系統(tǒng)彈出相對應(yīng)型號的干電池，其中m1、m2、n1和n2代表阿拉伯?dāng)?shù)字，可以根據(jù)不同時間、環(huán)境、地區(qū)和使用條件等情況進行自定義設(shè)置。

4 結(jié)語

本文設(shè)計的智能有償回收干電池收集裝置，一方面緩解了因公共場合無回收處理廢舊電池裝置導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境遭受嚴重污染的狀況，解決了小規(guī)?；厥諒U舊電池難的問題，另一方面降低了需要保潔人員撿拾廢舊電池的人工成本，節(jié)能環(huán)保。針對目前市面上無集中回收廢舊干電池裝置，且現(xiàn)有的電池回收多是無償回收的問題，本裝置采用以舊換新的方式，可以充分調(diào)動人們回收廢舊干電池的積極性。

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收稿日期：2020-03-03

作者簡介：賈明軍（1998—），男，天津人，研究方向：機械設(shè)計制造及其自動化。