饮料瓶自动回收垃圾箱的设计

曾实现，薛蕊，马秋环

青岛黄海学院，山东青岛 266427

随着生活水平的提高，饮料成为当代人们外出时的必备之一，这也就使得饮料瓶在我们通常生产的食品包装垃圾中占据了相当大的比例[1]。

1 研究目的

设计出一款饮料瓶自动回收垃圾箱，提升该产品的可辨识度，提高垃圾箱的使用的便捷性，垃圾箱主要针对人流量大且等候时间较长的地方，提高饮料瓶的回收效率。垃圾箱由电机系统、感应系统、扫描分拣系统、压缩机构、二维码显示系统、语音提示系统和箱体组成。采用太阳能清洁能源，延长垃圾箱的工作 时间。感应系统控制垃圾箱入口开合，有效保证机体与周围安全。基于安培力的分拣系统实现饮料瓶的分拣。压缩机构对分拣的饮料瓶进行初步处理，减小瓶体体积，减轻后续工作量。扫描系统和二维码显示系统相结合，机器感应到瓶体后会显示付款二维码。通过投放饮料瓶获得奖励金，调动人们保护环境积极性，引导人们垃圾分类与回收，倡导绿色生活[2]。

2 研究内容

通过大量的查阅资料，设计并绘制出饮料瓶自动回收垃圾箱的模型，主要包括电机系统、感应系统、基于安培力的扫描分拣系统、压缩机构、二维码显示系统、语音提示系统和箱体等。同时还针对垃圾箱内部主要零件、机械结构进行静态力学的分析，通过计算与比较来判别零件、机构设计是否可行。本设计包括瓶体感应部分、二维码显示部分、一键捐献机构、分拣机构部分、易拉罐压缩机构、塑料瓶压缩机构、结构框架设计。

3 国内外研究现状和发展动态

日本的垃圾分类经过20 余年的实施早就已经潜移默化，垃圾进行着严格复杂的分类，在2016 年就有大约51 种垃圾进行分类。日本为法律强制及全员参与回收体系，饮料瓶，如果在中国可能就直接丢进垃圾桶，然而在日本，光是对饮料瓶的人工处理就要5 步，其后果就是个人成本过高。而在欧美国家主要为饮料瓶押金制度，将启用饮料瓶押金制度，为的提高饮料瓶的回收效率，减少丢弃的饮料瓶对土地和海洋的散布危害。

在我国现有的饮料瓶回收体系中，总体上其实是借鉴了美国的模式。但是由于我国当前技术和设施条件的不足，回收到垃圾在回收等环节会出现将已分好类的垃圾又混在一起的情况，这就使得大多数回收到的垃圾只能进行填埋或焚烧，使得具备价值的物资回收效率不高，造成资源浪费。在中国的处理体系中，主要由人工将掺杂在垃圾中的饮料瓶进行分拣再处理。

4 创新点与项目特色

（1）自带发电系统，不对城市电网依赖。

（2）垃圾箱具有分拣金属瓶与塑料瓶功能，提高饮料瓶的回收范围。

（3）回收入口为感应开关，使得箱体为密闭空间，使用寿命较长。

（4）通过投放可回收垃圾获得奖励金，与现行支付宝、微信相联系，调动人们保护环境积极性，引导人们垃圾分类与回收，倡导绿色生活。

（5）在机体内进行初部处理，减小瓶体体积。

5 技术路线

没有饮料瓶投放时，机器一直处于待机状态，当系统开始工作时，入口打开，将饮料瓶投放进分拣托盘，分拣机构将对饮料瓶进行分拣。分拣电机将不同材质的饮料瓶分拣到不同的压缩机构处，压缩机构对进入的饮料瓶进行压缩，压缩之后进入回收桶，掉落过程触发感应器，二维码显示器将显示二维码供用户扫取。

5.1 以安培力分拣为控制系统并实现分辨金属非金属

采用金属检测装置实现对金电感式传感器进行检测。饮料瓶投入的信号经分类传感器检测，74LS08 芯片驱动后进入单片机进行处理属易拉罐与塑料瓶的检测，金属检测装置由金属检测器与光电传感器组成，数据通过控制装置进行分析比较处理，最后通过分拣装置完成对不同材质的饮料瓶的筛选。

5.2 利用各种传感器完成相应的信息采集与传输

垃圾箱在待机时，显示屏上将循环播放绿色环保的宣传短片；当有人投放饮料瓶，机器将饮料瓶进行压缩，当确认压缩完成的饮料瓶进人存储箱后，显示屏上将会显示返利二维码，与现行的微信支付宝联系，供用户扫取，或当投放者选择捐献后直接播放感谢语音。

5.3 在机体内进行初部处理，减少瓶体体积

在垃圾箱的设计中，我们尝试是否可以将饮料瓶体进行压缩，并针对不同材质的进行不同方式的压缩。通过实际的观察发现，易拉罐最适合的的压缩方式为垂直压缩，塑料瓶最适合的压缩方式为侧面压缩。