中学生——自动接物垃圾桶

文/孵化君

工作流程

项目名：Ibarrel智能小桶

垃圾桶是城市中重要的基础环卫设施，也是室内保持清洁的必备小物，然而由于它过于常见及普通，并没有人过多注意。而经过几名学生的设计制作，使它具备了一项极其特殊的功能，曾令很多专业的科技老师思考了很久都没有实现，并且在以往国内重量级的青少年科创竞赛平台上也没有过成功的先例。

这项功能便是——自动接物。

设计者为智能小桶实现了app远程控制、肢体控制以及自动接物的功能，投入到日常生活中既可以节约人们的时间，又可以为人们提供娱乐，使得人们可以专心工作以及更好地享受生活。

核心技术1：Kinect骨骼追踪

Kinect是源自于微软的一项黑科技，能够实时反馈20块骨骼的三维位置和帧序列以及帧时间，具体原理是通过人工智能采集深度图像特征点。

Kinect最早是应用于Xbox360和XboxOne主机的游戏设备。它让玩家不需要手持或踩踏控制器，而是使用语音指令或手势来操作Xbox360和XboxOne的系统界面。它也能捕捉玩家全身上下的动作，用身体来进行游戏，带给玩家“免控制器的游戏与娱乐体验”。

Kinect骨骼追踪

虽然微软在去年秋天抛弃了Kinect这款产品，官方宣布停产，但全球创客对它的爱有增无减。

Kinect仍被运用到了很多除了游戏系统之外的应用层面，各种各样的艺术家、机器人研究爱好者均开始利用Kinect展开各类项目，如控制机器人、虚拟试衣镜及运动捕捉等。

学员通过相关算法，利用kinect获取人体骨骼运动数据，并通过程序编写实现骨骼位置信息的获取，并与串口发送程序进行整合，从而实现了一个能完成人体骨骼数据获取、数据处理、小车运动控制、数据发送等功能的系统性应用程序。

核心技术算法

核心技术2：算法

智能小桶的算法是两位设计者的原创代码，同学们测试了超过500遍代码后，一点一点改进，每个参数都测了几十遍，不停的记录、对比、分类统计分析才得出来的成果。

智能小桶的算法实现主要包括kinect人体骨骼结构数据获取、编写身体姿态识别算法及基于Kinect的物品落地点预测算法实现。

利用骨骼信息的抛物落地点估计算法以及利用C#的实现

当一个人要抛出一个物体时，通常情况下其动作可以分为以下几种情况：从下往上抛，从上往下扔，从前往后扔。以从下往上抛的动作过程为例，可以分解为三个步骤：人手在基准线（可以是人的中心位置）以下，然后同时向前向上以弧线轨迹加速，在某个位置，突然开始减速，然而就在这个时候物体实际上已经脱离手掌，便得到了抛物时的初始运动状态分析。之后，由抛物线计算公式，计算得到大致落地点的位置。

可控制小车移动的APP调试界面

利用Arduino串口调教全向轮小车

核心技术3：全向轮小车

设计者运用全向轮手机端APP通过蓝牙与小车相连。通过遥感以及重力感应等操作方式可以实现对小车的控制。此外可以通过调试界面上对小车的PID参数，以及小车位置模式下的运动速度进行设置。

小车可以通过串口进行控制，在小车调教阶段，通过Arduino与小车主控进行串口通信，实现小车在速度与位置模式下的控制，为电脑对小车的控制打下基础。

未来畅想

本产品具有多种强大的功能，比如接垃圾，这一点可以让人们养成良好的卫生习惯。再者，智能小桶可以帮助收拾东西的人们缓解心情。

智能小桶还具有强大的娱乐功能，主人可以在无聊的时候“逗小桶玩”。设计者预计，在现代社会，随着人们的生活水平不断上升，生活节奏不断加快，人们都需要一款这样节约时间的小桶。