[發明專利]一種光電智能垃圾分揀小車系統

在審

• 申請號: 202110758894.0
• 申請日: 2021-07-05
• 公開（公告）號: CN113351631A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 李億俍;盧繼華;陳子健;劉國棟;馮立輝;吳浩
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B09B3/00
• 分類號: B09B3/00;B07C5/00;B07C5/36;B65F9/00
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 張利萍

本發明涉及一種光電智能垃圾分揀小車系統，屬于垃圾分類及機械智能控制技術領域。包括傳感器模塊、信息處理模塊、控制系統模塊以及運動模塊；傳感器模塊包括相機單元、IMU單元、激光雷達以及光電編碼器；信息處理模塊包括識別處理單元、回收識別單元以及卡爾曼濾波處理單元；控制系統模塊包括任務規劃子模塊、底層驅動單元和通信單元；任務規劃子模塊包括垃圾識別定位單元、垃圾拾取判決單元和導航與路徑規劃單元；運動模塊包括機械臂、運動底盤單元；傳感器模塊與信息處理模塊相連，信息處理模塊和控制系統模塊相連，控制系統模塊與運動模塊相連。所述系統使用融合定位與導航，大大提高了定位精度，提高識別與夾取的精準度，且具備魯棒性。

技術領域

本發明涉及一種光電智能垃圾分揀小車系統，屬于垃圾分類及機械智能控制技術領域。

背景技術

按一定規定或標準將垃圾分類儲存、投放和搬運，將垃圾轉變成公共資源，提高垃圾的資源價值和經濟價值，可以為國民經濟提供了巨大經濟、社會、生態效益。在城市中，垃圾主要分布在道路和小區內，這些區域直接和居民住行相關聯，垃圾的識別檢測顯得非常重要。隨著社會的不斷進步和人民生活水平的日益提高，對生活環境的要求也越來越高，也對垃圾的處理技術提出了更高要求，目前垃圾分類是對垃圾處理提出的新要求，不同型號的垃圾分揀小車系統被廣泛的使用到垃圾處理的各個領域。垃圾資源回收再利用的重要環節是將垃圾的拾取、裝載、分離和分類，然后根據分離出來的垃圾按照其特性加以利用，現有的垃圾分類只是簡單的依賴于人工，人工作業效率低且容易出錯，無法滿足城市垃圾資源化的高要求。

本發明提出了一種光電智能垃圾分揀小車系統，采用激光雷達與IMU作為主要傳感器，利用2DSLAM進行地圖構建與定位，最大化減小垃圾移動對于定位的影響，再結合IMU與光電編碼器的信息，使用卡爾曼濾波進行多傳感器的信息融合，以光電編碼器與激光SLAM消除IMU的累積誤差；通過深度神經網絡對垃圾進行特征提取和識別并記錄垃圾在相機坐標下的位置。小車具有結構簡單、便于操作的優勢，降低人力操作。

發明內容

本發明的目的在于針對現有垃圾分類小車存在操作繁瑣、缺乏協作以及效率有待提高的技術現狀，提出了一種光電智能垃圾分揀小車系統。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

所述光電智能垃圾分揀小車系統，包括傳感器模塊、信息處理模塊、控制系統模塊以及運動模塊；

其中，傳感器模塊包括相機單元、IMU單元、激光雷達以及光電編碼器；

信息處理模塊包括識別處理單元、回收區識別單元以及卡爾曼濾波處理單元；

控制系統模塊包括任務規劃子模塊、底層驅動單元和通信單元；

任務規劃子模塊包括垃圾識別定位單元、垃圾拾取判決單元和導航與路徑規劃單元；

運動模塊包括機械臂、運動底盤單元；

所述光電智能垃圾分揀小車系統中各模塊的連接如下：

傳感器模塊與信息處理模塊相連，信息處理模塊和控制系統模塊相連，控制系統模塊與運動模塊相連。傳感器模塊與信息處理模塊相連，具體為：傳感器模塊的相機單元與信息處理模塊的識別處理單元和回收區識別單元相連；傳感器的IMU單元、激光雷達、光電編碼器和信息處理模塊的卡爾曼濾波單元相連；

信息處理模塊和控制系統模塊相連，具體為：信息處理模塊的識別處理單元與控制系統模塊的垃圾識別定位單元相連；回收區別單元與導航路徑規劃單元相連；卡爾曼濾波單元與導航路徑規劃單元和通信單元均相連；

其中，在控制系統模塊內部的任務規劃模塊中，垃圾識別定位單元與夾取放置判決單元相連；導航路徑規劃單元與夾取放置判決單元相連；

同時，底層驅動單元與任務規劃模塊的導航路徑規劃單元相連，通信單元與任務規劃模塊的夾取放置判決單元相連；