一种基于深度强化学习的垃圾分拣装置
阅读说明：本技术 一种基于深度强化学习的垃圾分拣装置 (Rubbish sorting device based on study is reinforceed to degree of depth ) 是由 陈参 于 2020-11-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及垃圾分拣技术领域,且公开了一种基于深度强化学习的垃圾分拣装置,包括箱体,所述箱体的底端内部固定安装有第一转动电机,所述第一转动电机的输出端固定连接有第一转轴,所述第一转轴的外环传动连接有皮带,所述皮带的另一端传动连接有转杆,所述转杆的外环啮合连接有翻斗板,所述翻斗板的左侧固定连接有倒料板,所述翻斗板的左侧滑动连接有垃圾桶,所述箱体的后侧内壁固定安装有第二转动电机,所述第二转动电机的输出端固定连接有齿轮轴,本发明实现了全自动的垃圾倾倒、分类抓取、分类回收,第一传送带便于机械抓取手臂对垃圾的分类抓取、投放,避免了摄像头检测不到被覆盖的垃圾,从而提高了垃圾分拣的准确度。(The invention relates to the technical field of garbage sorting, and discloses a garbage sorting device based on depth reinforcement learning, which comprises a box body, wherein a first rotating motor is fixedly arranged inside the bottom end of the box body, the output end of the first rotating motor is fixedly connected with a first rotating shaft, the outer ring of the first rotating shaft is in transmission connection with a belt, the other end of the belt is in transmission connection with a rotating rod, the outer ring of the rotating rod is in meshing connection with a hopper turning plate, the left side of the hopper turning plate is fixedly connected with a material pouring plate, the left side of the hopper turning plate is in sliding connection with a garbage can, the inner wall of the rear side of the box body is fixedly provided with a second rotating motor, the output end of the second rotating motor is fixedly connected with a gear shaft, the invention realizes full-automatic garbage dumping, classified grabbing and classified recycling, and the first conveying belt is convenient for classified grabbing and throwing of, the problem that covered garbage cannot be detected by a camera is avoided, and therefore the garbage sorting accuracy is improved.)
技术领域
本发明涉及垃圾分拣技术领域，具体为一种基于深度强化学习的垃圾分拣装置。
背景技术
随着城市化进程加快，城市居民生活水平的提高，城市生活垃圾的产生量也在急剧增加。目前，国内许多城市的垃圾清运量已大大超过了处理设施的处理能力，未经处理的垃圾如若被简易堆放或填埋，则会占用土地，污染空气、土壤及地下水体。而垃圾分类作为一种对传统垃圾收集处置方式的改革，是对垃圾进行有效处置的一种科学方法。如得到有效执行，能够实现减少占地，减少污染，垃圾回收再利用等成效。
随着人工智能技术高速发展，各种AI算法已在多个领域实现了较强的智能水平。强化学习的基本思想是，智能体依据某种行动策略作出行动与环境交互，环境返回这一行动所产生的奖励，智能体能够根据这一奖励优化自己的行动策略，从而将累积奖励的期望最大化，最终实现智能体的行动目标。
申请专利号为CN 110963209 A的发明公开了一种基于深度强化学习的垃圾分拣装置和方法，装置包括工作台、设置在工作台上的机械臂、AI计算单元和摄像头，工作台设有用于放置待分拣垃圾的待分拣区域；摄像头定时获取图像数据，并将图像数据发送至所述AI计算单元，图像数据包含待分拣区域中待分拣垃圾的情况以及机械臂的状态；AI计算单元根据摄像头获取的图像数据，采用深度强化学习模型计算当前机械臂的最优行动，输出对应的控制指令发送至机械臂；机械臂根据AI计算单元输出的控制指令动作，对待分拣垃圾进行抓取、移动和投放操作，完成垃圾分拣。本发明采用深度强化学习模型得到机械臂的最优行动，不依赖于垃圾的定位识别，分类速度快，但是此发明对于金属类垃圾没有明确的分类收集手段，且没有具体的垃圾分拣装置，因此我们发明了一种基于深度强化学习的垃圾分拣装置。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于深度强化学习的垃圾分拣装置，具备全自动、分拣细致、准确等优点，解决了垃圾分类难、不方便的问题。
（二）技术方案
为实现上述全自动、分拣细致、准确目的，本发明提供如下技术方案：一种基于深度强化学习的垃圾分拣装置，包括箱体，所述箱体的底端内部固定安装有第一转动电机，所述第一转动电机的输出端固定连接有第一转轴，所述第一转轴的外环传动连接有皮带，所述皮带的另一端传动连接有转杆，所述转杆的外环啮合连接有翻斗板，所述翻斗板的左侧固定连接有倒料板，所述翻斗板的左侧滑动连接有垃圾桶，所述箱体的后侧内壁固定安装有第二转动电机，所述第二转动电机的输出端固定连接有齿轮轴，所述齿轮轴的外环传动连接有第一链条，所述第一链条的另一端传动连接有第一齿轮，所述第一齿轮的内环固定连接有第一皮带轮，所述第一皮带轮的外环传动连接有第一传送带，所述齿轮轴的外环传动连接有第二链条，所述第二链条的另一端传动连接有第二齿轮，所述第二齿轮的内环固定连接有第二皮带轮，所述第二皮带轮的外环传动连接有第二传送带，所述第二传送带的外环表面前、后两端均固定连接有套环，所述套环的内环固定连接有电磁铁主体，所述电磁铁主体的前端滑动连接有正极板，所述电磁铁主体的后端滑动连接有负极板，所述正极板和负极板分别固定连接在箱体的前、后两侧内壁，所述正极板与负极板的右侧均固定连接有绝缘板，所述箱体的后侧内壁固定安装有AI计算单元，所述箱体的后侧内壁固定安装有机械抓取手臂，所述箱体的顶部内侧固定安装有摄像头，所述箱体的右侧外壁固定安装有控制器，所述箱体的底部内壁从左至右依次排列设置有塑料回收箱、布料回收箱、纸制品回收箱、动植物回收箱、残渣回收箱和金属回收箱。
优选的，所述正极板和负极板均为C字型，所述绝缘板为L字型，所述绝缘板设置有两个，所述绝缘板的左侧、顶端均与正极板固定连接，所述绝缘板的左侧、顶端均与负极板固定连接。
优选的，所述正极板、负极板与绝缘板的内侧均开设有滑槽，所述电磁铁主体的前、后两端分别位于正极板的滑槽和负极板的滑槽内，所述电磁铁主体的前、后两端与绝缘板滑动连接。
优选的，所述电磁铁主体的前、后两端分别贯穿并延伸至套环的外侧，所述电磁铁主体设置有多个，且等距排列在第二传送带的外环表面，所述正极板和负极板分别位于第二传送带的前、后两侧。
优选的，所述翻斗板的左侧底部为L字型，所述翻斗板的顶部为P字型，所述第一链条位于第二链条的前侧。
优选的，所述翻斗板的顶部内环设置有内齿牙，所述转杆的外环设置有外齿轮，所述转杆的外齿轮与翻斗板的内齿牙相匹配。
优选的，所述垃圾桶的前、后两侧外壁开设有滑槽，所述翻斗板的底部前、后两侧均固定连接有挡板，所述挡板的内侧固定连接有滑条。
优选的，所述机械抓取手臂设置有四个，所述机械抓取手臂从左到右等距排列，所述摄像头设置有四个，且分别位于机械抓取手臂的右侧上方。
（三）有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种基于深度强化学习的垃圾分拣装置，具备以下有益效果：
1、该一种基于深度强化学习的垃圾分拣装置，通过第二传送带带动电磁铁主体转动，电磁铁主体在正极板与负极板之间滑动时通电，具有磁力，将金属垃圾吸附在电磁铁主体上，并随着通电的电磁铁主体传送至第二传送带的最右端时，由于电磁铁主体的前、后两端滑动至绝缘板之间，电磁铁主体此时不通电，即电磁铁主体失去磁力，金属垃圾受重力的作用向下掉落至金属回收箱中收集起来，有效地将金属垃圾进行了分类收集，以便金属垃圾的回收利用。
2、该一种基于深度强化学习的垃圾分拣装置，通过翻斗板带动垃圾桶向右反转，将垃圾通过倒料板倾倒在第一传送带的上表面，由于第一传送带不停向右传送，将垃圾均匀地平铺在了第一传送带的上表面，便于机械抓取手臂对垃圾的分类抓取、投放，避免了摄像头检测不到被覆盖的垃圾，从而提高了垃圾分拣的准确度和效率。
附图说明
图1为本发明一种基于深度强化学习的垃圾分拣装置的结构示意图；
图2为本发明一种基于深度强化学习的垃圾分拣装置的第二传送带的结构示意图；
图3为本发明一种基于深度强化学习的垃圾分拣装置的正极板、负极板的结构示意图；
图4为本发明一种基于深度强化学习的垃圾分拣装置的绝缘板、第一链条的结构示意图；
图5为本发明一种基于深度强化学习的垃圾分拣装置的正视图；
图6为本发明一种基于深度强化学习的垃圾分拣装置的右视图；
图7为本发明一种基于深度强化学习的垃圾分拣装置的翻斗板、转杆的结构示意图。
图中：1、箱体；2、第一转动电机；3、转轴；4、皮带；5、转杆；6、翻斗板；7、倒料板；8、垃圾桶；9、第二转动电机；10、齿轮轴；11、第一链条；12、第一齿轮；13、第一皮带轮；14、第一传送带；15、第二链条；16、第二齿轮；17、第二皮带轮；18、第二传送带；19、套环；20、电磁铁主体；21、正极板；22、负极板；23、绝缘板；24、AI计算单元；25、机械抓取手臂；26、摄像头；27、控制器；28、塑料回收箱；29、布料回收箱；30、纸制品回收箱；31、动植物回收箱；32、残渣回收箱；33、金属回收箱。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-7，一种基于深度强化学习的垃圾分拣装置，包括箱体1，箱体1的底端内部固定安装有第一转动电机2，第一转动电机2的输出端固定连接有第一转轴3，第一转轴3的外环传动连接有皮带4，皮带4的另一端传动连接有转杆5，转杆5的外环啮合连接有翻斗板6，翻斗板6的左侧底部为L字型，翻斗板6的顶部为P字型，翻斗板6的顶部内环设置有内齿牙，转杆5的外环设置有外齿轮，转杆5的外齿轮与翻斗板6的内齿牙相匹配，翻斗板6的左侧固定连接有倒料板7，翻斗板6的左侧滑动连接有垃圾桶8，垃圾桶8的前、后两侧外壁开设有滑槽，翻斗板6的底部前、后两侧均固定连接有挡板，挡板的内侧固定连接有滑条，箱体1的后侧内壁固定安装有第二转动电机9，第二转动电机9的输出端固定连接有齿轮轴10，齿轮轴10的外环传动连接有第一链条11，第一链条11的另一端传动连接有第一齿轮12，第一齿轮12的内环固定连接有第一皮带轮13，第一皮带轮13的外环传动连接有第一传送带14，通过第一传送带14将垃圾平铺，方便了机械抓取手臂25对垃圾的分类抓取、投放，避免了摄像头26检测不到被覆盖的垃圾，从而提高了垃圾分拣的准确度，齿轮轴10的外环传动连接有第二链条15，第一链条11位于第二链条15的前侧，第二链条15的另一端传动连接有第二齿轮16，第二齿轮16的内环固定连接有第二皮带轮17，第二皮带轮17的外环传动连接有第二传送带18；
第二传送带18的外环表面前、后两端均固定连接有套环19，套环19的内环固定连接有电磁铁主体20，电磁铁主体20的前、后两端分别贯穿并延伸至套环19的外侧，电磁铁主体20设置有多个，且等距排列在第二传送带18的外环表面，电磁铁主体20的前端滑动连接有正极板21，电磁铁主体20的后端滑动连接有负极板22，正极板21和负极板22分别固定连接在箱体1的前、后两侧内壁，正极板21和负极板22分别位于第二传送带18的前、后两侧，正极板21和负极板22均为C字型，正极板21与负极板22的右侧均固定连接有绝缘板23，绝缘板23为L字型，绝缘板23设置有两个，绝缘板23的左侧、顶端均与正极板21固定连接，绝缘板23的左侧、顶端均与负极板22固定连接，正极板21、负极板22与绝缘板23的内侧均开设有滑槽，电磁铁主体20的前、后两端分别位于正极板21的滑槽和负极板22的滑槽内，电磁铁主体20的前、后两端与绝缘板23滑动连接，箱体1的后侧内壁固定安装有AI计算单元24，箱体1的后侧内壁固定安装有机械抓取手臂25，箱体1的顶部内侧固定安装有摄像头26，机械抓取手臂25设置有四个，机械抓取手臂25从左到右等距排列，摄像头26设置有四个，且分别位于机械抓取手臂25的右侧上方，箱体1的右侧外壁固定安装有控制器27，箱体1的底部内壁从左至右依次排列设置有塑料回收箱28、布料回收箱29、纸制品回收箱30、动植物回收箱31、残渣回收箱32和金属回收箱33。
工作原理：将装满垃圾的垃圾桶8推入到翻斗板6的内部，使翻斗板6的挡板内侧的滑条与垃圾桶8的滑槽滑动连接，通过控制器27同时启动第一转动电机2和第二转动电机9，接着启动摄像头26、机械抓取手臂25和AI计算单元24开始工作，第一转动电机2带动转轴3转动，转轴3带动皮带4移动，皮带4带动转杆5转动，由于转杆5与翻斗板6啮合连接，从而带动翻斗板6顺时针反转，翻斗板6带动垃圾桶8向右反转，将垃圾通过倒料板7倾倒在第一传送带14的上表面，第二转动电机9带动齿轮轴10转动，齿轮轴10通过第一链条11和第二链条15分别带动第一齿轮12和第二齿轮16转动，第一齿轮12带动第一皮带轮13转动，从而带动第一传送带14转动，第二齿轮16带动第二皮带轮17转动，从而带动第二传送带18转动，第二传送带18通过套环19带动电磁铁主体20转动，电磁铁主体20在正极板21与负极板22之间滑动时通电，具有磁力，电磁铁主体20也在绝缘板23之间滑动时断电，失去磁力；
第一传送带14带着垃圾向右传送的过程中，由于机械抓取手臂25和摄像头26均设置有四个，摄像头26从左向右依次识别塑料、布料、纸制品、动植物，通过摄像头26将垃圾信息分别传递至AI计算单元24中进行分析，AI计算单元24将指令转换成电信号分别传递至相应的机械抓取手臂25，机械抓取手臂25从左向右分别将塑料、布料、纸制品、动植物抓取后投递至塑料回收箱28、布料回收箱29、纸制品回收箱30、动植物回收箱31中，当垃圾传送至第一传送带14上表面的最右端时，金属垃圾被通电的电磁铁主体20的吸附，并随着通电的电磁铁主体20传送至第二传送带18的最右端时，由于电磁铁主体20的前、后两端滑动至绝缘板23之间，电磁铁主体20此时不通电，即电磁铁主体20失去磁力，金属垃圾受重力的作用向下掉落至金属回收箱33中，没有被机械抓取手臂25抓取分类的陶瓷、玻璃及垃圾残渣掉落至残渣回收箱32中进行收集。
综上所述，该一种基于深度强化学习的垃圾分拣装置，第二传送带18通过套环19带动电磁铁主体20转动，电磁铁主体20在正极板21与负极板22之间滑动时通电，具有磁力，将金属垃圾吸附在电磁铁主体20上，并随着通电的电磁铁主体20传送至第二传送带18的最右端时，由于电磁铁主体20的前、后两端滑动至绝缘板23之间，电磁铁主体20此时不通电，即电磁铁主体20失去磁力，金属垃圾受重力的作用向下掉落至金属回收箱33中收集起来，有效地将金属垃圾进行了分类收集，以便金属垃圾的回收利用；通过翻斗板6带动垃圾桶8向右反转，将垃圾通过倒料板7倾倒在第一传送带14的上表面，由于第一传送带14不停向右传送，将垃圾均匀地平铺在了第一传送带14的上表面，便于机械抓取手臂25对垃圾的分类抓取、投放，避免了摄像头26检测不到被覆盖的垃圾，从而提高了垃圾分拣的准确度和效率。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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