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    產品新聞

    一種智能垃圾箱及路燈燈箱其控制方法與流程

    作者:admin時間:2021-09-22

    一種智能垃圾箱及其控制方法與流程



    1.本發明涉及垃圾箱技術領域,尤其涉及一種智能垃圾箱及其控制方法


    背景技術:

    2.近年來,各種智能家居層出不窮,智能垃圾箱作為智能家居的重要組成部分,占據一定的市場。智能垃圾箱的功能有自動感應開蓋、一鍵打包、自動換袋、自動垃圾分類等。目前,市面上最常見的是人體感應自動開蓋的智能垃圾箱,包括揮手感應、屈膝感應等。用戶可以與垃圾箱無任何接觸即可投放垃圾,能夠更好的遠離細菌,降低交互感染風險。
    3.現有的智能垃圾箱需要用戶主動接近垃圾桶才能扔垃圾,使用不夠方便。


    技術實現要素:

    4.本發明旨在解決現有的智能垃圾箱需要用戶主動接近才能扔投垃圾,導致使用不夠方便的技術問題。
    5.本發明提供一種智能垃圾箱的控制方法,包括如下步驟:
    6.s1、通過語音識別模塊,識別用戶的第一指令,并根據所述第一指令將所述智能垃圾箱從待機狀態喚醒;
    7.s2、獲取所述用戶的第二指令,并根據所述第二指令判斷所述用戶所在的扇區;
    8.s3、判斷所述用戶是否在所述扇區內;如果否,控制所述智能垃圾箱進入待機模式;如果是,則控制所述智能垃圾箱移動至所述用戶的扔投范圍內,并記錄所述智能垃圾箱的移動軌跡;當所述智能垃圾箱到達所述扔投范圍內時,控制所述智能垃圾箱的箱蓋打開;
    9.s4、識別所述用戶的第三指令后,檢測所述智能垃圾箱是否裝滿垃圾;如果是,所述語音播報模塊發出提醒用戶及時傾倒垃圾的語音提示,并控制所述預警燈開啟;如果否,則控制所述智能垃圾箱的箱蓋關閉,并根據所述移動軌跡控制所述智能垃圾箱原路返回。
    10.在一些優選地實施例中,步驟s2中,獲取所述用戶的第二指令,并根據所述第二指令判斷所述用戶所在的扇區的具體方法如下:
    11.s21、采集語音信號;
    12.s22、對所述語音信號進行預處理,提取所述用戶的第二指令;
    13.s23、獲取所述麥克風陣列中三個麥克風接收到所述第二指令聲波的時延差;根據所述時延差確定所述用戶相對于所述智能垃圾箱的平均方位角,并根據所述平均方位角確定所述用戶所在的扇區。
    14.在一些優選地實施例中,步驟s3中,黨建宣傳欄,所述扔投范圍為所述智能垃圾箱距離所述用戶30
    ?
    50厘米以內的范圍。
    15.在一些更加優選地實施例中,步驟s22中,所述預處理的具體方法如下:
    16.t1、預加重處理:對所述語音信號中頻率為300
    ?
    3400hz部分進行加重;
    17.t2、對步驟t1處理后的所述語音信號加漢明窗分幀處理;
    18.t3、對步驟t2處理后的所述語音信號進行端點檢測,提取所述第二指令。
    19.在一些更加優選地實施例中,步驟s23中,獲取所述麥克風陣列中三個麥克風接收到所述第二指令聲波的時延差;根據所述時延差確定所述用戶相對于所述智能垃圾箱的平均方位角,并根據所述平均方位角確定所述用戶所在的扇區的具體方法如下:
    20.p1、獲取三個所述麥克風接收到所述第二指令聲波的時延差,并根據公式(1)、公式(2)和公式(3)分別計算所述用戶相對于三個所述麥克風的方位角α、方位角β和方位角γ,并計算所述方位角α、方位角β和方位角γ的平均值,即為所述用戶相對于所述智能垃圾箱的平均方位角;
    [0021][0022][0023][0024]
    其中,將三個所述麥克風分別記為麥克風a、麥克風b和麥克風c;τ
    ab
    為所述麥克風a和所述麥克風b之間的時延差;τ
    bc
    為所述麥克風b和所述麥克風c之間的時延差;τ
    ac
    為所述麥克風a和所述麥克風c之間的時延差;|ab|為所述麥克風a和所述麥克風b之間的距離;|bc|為所述麥克風b和所述麥克風c之間的距離;|ac|為所述麥克風a和所述麥克風c之間的距離;v為聲速;
    [0025]
    p2、以三個所述麥克風之間的連線組成的三角形的重心作為極點,建立極坐標系,并定義所述智能垃圾箱的正面為所述極坐標系的零度;將所述極坐標系均勻劃分成16個扇區,根據所述平均方位角確定所述用戶所在的扇區。
    [0026]
    本發明還提出一種智能垃圾箱,包括垃圾箱本體、單片機和分別與所述單片機電性連接的語音識別模塊、麥克風陣列模塊、紅外尋人模塊、超聲波測距模塊、滿載檢測模塊、語音播報模塊、預警燈、舵機開蓋模塊和電機驅動模塊;
    [0027]
    所述語音識別模塊設置在所述垃圾箱本體上,用于識別用戶的第一指令和第三指令,并用于根據所述第一指令將所述智能垃圾箱從待機狀態喚醒;
    [0028]
    所述麥克風陣列模塊設置在所述垃圾箱本體的外側,用于獲取所述用戶的第二指令;
    [0029]
    所述紅外尋人模塊設置在所述垃圾箱本體的外側,用于判斷所述用戶是否在所述扇區內;
    [0030]
    所述超聲波測距模塊設置在所述垃圾箱本體的外側,用于測量所述智能垃圾箱與所述用戶之間的距離;
    [0031]
    所述滿載檢測模塊設置在所述垃圾箱本體的內部,用于檢測所述智能垃圾箱是否裝滿垃圾;
    [0032]
    所述語音播報模塊設置在所述垃圾箱本體上,用于播報語音提示;
    [0033]
    所述舵機開蓋模塊設置在所述垃圾箱本體上,用于驅動所述垃圾箱本體上的箱蓋打開或者關閉;
    [0034]
    所述電機驅動模塊設置在所述垃圾箱本體上,用于驅動所述智能垃圾箱移動;
    [0035]
    所述單片機設置在所述垃圾箱本體上,用于根據所述第二指令判斷所述用戶所在
    的扇區;當確認所述用戶不在所述扇區時,所述單片機用于控制所述智能垃圾箱進入待機模式;當確認所述用戶在所述扇區時,所述單片機用于控制所述智能垃圾箱移動至所述用戶的扔投范圍內,并用于記錄所述智能垃圾箱的移動軌跡;當所述智能垃圾箱到達所述扔投范圍內時,所述單片機用于控制所述舵機開蓋模塊驅動所述智能垃圾箱的箱蓋打開;當所述智能垃圾箱裝滿垃圾時,所述單片機用于控制所述語音播報模塊發出提醒用戶及時傾倒垃圾的語音提示,并控制所述預警燈開啟;當所述智能垃圾箱未裝滿垃圾時,所述單片機用于根據所述移動軌跡控制所述智能垃圾箱原路返回。
    [0036]
    本發明的實施例提供的技術方案帶來的有益效果是:通過將本發明中的智能垃圾箱的控制方法用于所述智能垃圾箱的控制,當用戶需要扔投垃圾時,直接通過語音即可控制所述智能垃圾箱主動移動至所述用戶的扔投范圍內,使用方便;同時,具備主動開蓋和滿載提醒的功能。
    附圖說明
    [0037]
    圖1為本發明某一實施例中智能垃圾箱的控制方法的流程示意圖;
    [0038]
    圖2為本發明某一實施例中智能垃圾箱的立體結構示意圖;
    [0039]
    圖3為圖2中智能垃圾箱的另一立體結構示意圖;
    [0040]
    圖4為圖2中智能垃圾箱的底部結構示意圖;
    [0041]
    圖5為圖2中智能垃圾箱的電路連接示意圖;
    [0042]
    圖6為圖2智能垃圾箱中麥克風的空間分布及遠場模型示意圖;
    [0043]
    其中,1、垃圾箱本體;101、箱蓋;102、滾輪;2、被動紅外探測器;3、麥克風;4、語音識別模塊;5、超聲波測距模塊;6、語音播報模塊;7、紅外對射式光電開關發射器;8、紅外對射式光電開關接收器;9、舵機開蓋模塊;10、單片機;11、電機驅動模塊。
    具體實施方式
    [0044]
    下面結合附圖來具體描述本發明的優選實施例,其中,附圖構成本技術一部分,并與本發明的實施例一起用于闡釋本發明的原理,并非用于限定本發明的范圍。
    [0045]
    請參考圖2至圖5,本發明的實施例提供了一種智能垃圾箱,包括垃圾箱本體1、單片機10和分別與所述單片機10電性連接的語音識別模塊4、麥克風陣列模塊、紅外尋人模塊、超聲波測距模塊5、滿載檢測模塊、語音播報模塊6、預警燈、舵機開蓋模塊9和電機驅動模塊11。
    [0046]
    語音識別模塊4設置在垃圾箱本體1上,用于識別用戶的第一指令和第三指令,并用于根據所述第一指令將所述智能垃圾箱從待機狀態喚醒;所述第一指令為用戶發出的聲音指令,示例性地,所述第一指令可以為“小智”;當語音識別模塊4接收并識別出所述用戶發出的第一指令時,所述智能垃圾箱從待機狀態被喚醒至工作狀態;所述第三指令為用戶發出的聲音指令,示例性地,所述第三指令可以為“回去”;
    [0047]
    示例性地,在本實施例中,語音識別模塊4的型號為ld3320。
    [0048]
    所述麥克風陣列模塊設置在垃圾箱本體1的外側,用于獲取所述用戶的第二指令;所述麥克風陣列包括三個均勻分布在垃圾箱本體1外側的麥克風3;三個麥克風3分別位于等邊三角形的三個頂點處;麥克風3用于采集所述用戶的所述第二指令;所述第二指令為用
    戶發出的聲音指令;所述麥克風陣列與單片機10配合,能夠通過所述用戶第二指令確定所述用戶相對于所述智能垃圾箱的平均方位角。
    [0049]
    示例性地,在本實施例中,麥克風3的型號為lm386。
    [0050]
    所述紅外尋人模塊設置在垃圾箱本體1的外側,用于判斷所述用戶是否在所述扇區內;所述紅外尋人模塊包括八個均勻分布在垃圾箱本體1外側的被動紅外探測器2;八個被動紅外探測器2分布在同一圓周上。
    [0051]
    示例性地,在本實施例中,被動紅外探測器2的型號為hc
    ?
    sr501。
    [0052]
    超聲波測距模塊5設置在垃圾箱本體1的外側,用于測量所述智能垃圾箱與所述用戶之間的距離。
    [0053]
    示例性地,在本實施例中,超聲波測距模塊5的型號為hc
    ?
    sr04。
    [0054]
    所述滿載檢測模塊設置在垃圾箱本體1的內部,用于檢測所述智能垃圾箱是否裝滿垃圾;所述滿載檢測模塊包括紅外對射式光電開關發射器7和紅外對射式光電開關接收器8;紅外對射式光電開關發射器7和紅外對射式光電開關接收器8相對設置在垃圾箱本體1的內側;當垃圾箱本體1內部的垃圾裝滿隔檔在紅外對射式光電開關發射器7和紅外對射式光電開關接收器8時,紅外對射式光電開關接收器8不能接收紅外對射式光電開關發射器7發出的紅外信號,從而判斷垃圾箱本體1內裝滿了垃圾,并向單片機10發送滿載信號;單片機10接收所述滿載信號后,控制語音播報模塊6發出語音提示:“請及時傾倒垃圾”,并控制所述預警燈開啟,從而提醒用戶傾倒垃圾。
    [0055]
    語音播報模塊6設置在垃圾箱本體1上,用于播報語音提示;語音播報模塊6除了提示用戶及時傾倒垃圾外,還用于對用戶的所述第一指令、所述第二指令和所述第三指令進行反饋;示例性地,對所述第一指令、所述第二指令和所述第三指令進行反饋語音提示可以為“好的”。
    [0056]
    示例性地,在本實施例中,語音播報模塊6的型號為jq8400。
    [0057]
    舵機開蓋模塊9設置在垃圾箱本體1上,宣傳欄,用于驅動垃圾箱本體1上的箱蓋101打開或者關閉。
    [0058]
    示例性地,在本實施例中,舵機開蓋模塊9的型號為sg90。
    [0059]
    電機驅動模塊11設置在垃圾箱本體1上,用于驅動所述智能垃圾箱移動;電機驅動模塊11設置在垃圾箱本體1的底部;電機驅動模塊11與垃圾箱本體1底部的滾輪102傳動連接,用于驅動滾輪102轉向或者轉動;電機驅動模塊11能夠驅動所述智能垃圾箱完成轉向、直行、后退等操作。
    [0060]
    示例性地,在本實施例中,電機驅動模塊11的型號為l298n。
    [0061]
    單片機10設置在垃圾箱本體1上,用于根據所述第二指令判斷所述用戶所在的扇區;當確認所述用戶不在所述扇區時,單片機10用于控制所述智能垃圾箱進入待機模式;當確認所述用戶在所述扇區時,單片機10用于控制所述智能垃圾箱移動至所述用戶的扔投范圍內,滾動廣告燈箱,并用于記錄所述智能垃圾箱的移動軌跡;當所述智能垃圾箱到達所述扔投范圍內時,單片機10用于控制舵機開蓋模塊9驅動智能垃圾箱的箱蓋101打開;當所述智能垃圾箱裝滿垃圾時,單片機10用于控制語音播報模塊6發出提醒用戶及時傾倒垃圾的語音提示,并控制所述預警燈開啟;當所述智能垃圾箱未裝滿垃圾時,單片機10用于根據所述移動軌跡控制所述智能垃圾箱原路返回。
    [0062]
    示例性地,在本實施例中,單片機10的型號為stm32。
    [0063]
    參考圖1,本實施例中的智能垃圾箱的控制方法包括如下步驟:。
    [0064]
    s1、通過語音識別模塊4,識別用戶的第一指令,并根據所述第一指令將所述智能垃圾箱從待機狀態喚醒;當所述用戶需要扔投垃圾時,發出第一指令“小智”;語音識別模塊4識別所述用戶發出的所述第一指令后,控制所述智能垃圾箱進入工作狀態。
    [0065]
    s2、獲取所述用戶的第二指令,并根據所述第二指令判斷所述用戶所在的扇區;當所述智能垃圾箱進入工作狀態后,所述用戶需要發出所述第二指令;所述麥克風陣列模塊采集到所述第二指令后,與單片機10配合,判斷所述用戶所在的扇區。
    [0066]
    s3、所述紅外尋人模塊判斷所述用戶是否在所述扇區內;如果否,通過單片機10控制所述智能垃圾箱進入待機模式;如果是,則通過單片機10控制所述智能垃圾箱移動至所述用戶的扔投范圍內,并記錄所述智能垃圾箱的移動軌跡;當所述智能垃圾箱到達所述扔投范圍內時,通過單片機10控制電機驅動模塊11驅動所述智能垃圾箱的箱蓋101打開。
    [0067]
    為了方便用戶將垃圾扔投至垃圾箱本體1內,所述扔投范圍為所述智能垃圾箱距離所述用戶30
    ?
    50厘米以內的范圍;具體地,在本實施例中,所述扔投范圍為40厘米;當所述智能垃圾箱移動至距離所述用戶40厘米時,停止移動。
    [0068]
    s4、語音識別模塊4識別所述用戶的第三指令后,首先通過所述滿載檢測模塊檢測所述智能垃圾箱是否裝滿垃圾;如果是,語音播報模塊6發出提醒用戶及時傾倒垃圾的語音提示,并控制所述預警燈開啟;如果否,則控制所述智能垃圾箱的箱蓋101關閉,并根據所述移動軌跡控制所述智能垃圾箱原路返回。
    [0069]
    示例性地,在本實施例中,所述第三指令可以為“回去”。
    [0070]
    所述智能垃圾箱的原路返回功能主要基于單片機10對尋找所述用戶過程的記錄,單片機10將尋找所述用戶過程中的各段數據儲存到單片機10的rom中并將其逆回去,從而實現原路返回功能,在硬件上無需添加新的模塊。
    [0071]
    具體地,步驟s2中,候車亭,獲取所述用戶的第二指令,并根據所述第二指令判斷所述用戶所在的扇區的具體方法如下:
    [0072]
    s21、采集語音信號;
    [0073]
    s22、對所述語音信號進行預處理,提取所述用戶的第二指令;
    [0074]
    具體地,所述預處理的具體方法如下:
    [0075]
    t1、預加重處理:對所述語音信號中頻率為300
    ?
    3400hz部分進行加重;
    [0076]
    t2、對步驟t1處理后的所述語音信號加漢明窗分幀處理;
    [0077]
    t3、對步驟t2處理后的所述語音信號進行端點檢測,提取所述第二指令。
    [0078]
    s23、獲取所述麥克風陣列中三個麥克風3接收到所述第二指令聲波的時延差;根據所述時延差確定所述用戶相對于所述智能垃圾箱的平均方位角,并根據所述平均方位角確定所述用戶所在的扇區。
    [0079]
    具體地,參考圖6,確定所述用戶所在的扇區的具體方法如下:
    [0080]
    p1、獲取三個麥克風3接收到所述第二指令聲波的時延差,并根據公式(1)、公式(2)和公式(3)分別計算所述用戶相對于三個麥克風3的方位角α、方位角β和方位角γ,戶外滾動燈箱,并計算所述方位角α、方位角β和方位角γ的平均值,即為所述用戶相對于所述智能垃圾箱的平均方位角;
    [0081][0082][0083][0084]
    其中,將三個麥克風3分別記為麥克風a、麥克風b和麥克風c;τ
    ab
    為所述麥克風a和所述麥克風b之間的時延差;τ
    bc
    為所述麥克風b和所述麥克風c之間的時延差;τ
    ac
    為所述麥克風a和所述麥克風c之間的時延差;|ab|為所述麥克風a和所述麥克風b之間的距離;|bc|為所述麥克風b和所述麥克風c之間的距離;|ac|為所述麥克風a和所述麥克風c之間的距離;v為聲速;
    [0085]
    p2、以三個麥克風3之間的連線組成的三角形的重心作為極點,建立極坐標系,并定義所述智能垃圾箱的正面為所述極坐標系的零度;將所述極坐標系均勻劃分成16個扇區,根據所述平均方位角確定所述用戶所在的扇區。
    [0086]
    在本實施例中,假設聲速波長為λ,麥克風3之間的距離為d,聲源與麥克風3之間的距離為r,若則符合遠場模型,即視聲源信號近似為平面波,反之為近場模型,視聲源信號近似為球面波。因為通常情況下,用戶發出的語音信號的頻率范圍為300
    ?
    3400hz;
    [0087]
    示例性地,本實施例中三個麥克風3之間的距離為12cm,故采用遠場模型。
    [0088]
    在本文中,所涉及的前、后、上、下等方位詞是以附圖中零部件位于圖中以及零部件相互之間的位置來定義的,只是為了表達技術方案的清楚及方便。應當理解,所述方位詞的使用不應限制本技術請求保護的范圍。
    [0089]
    在不沖突的情況下,本文中上述實施例及實施例中的特征可以相互結合。
    [0090]
    以上所述僅為本發明的較佳實施例,并不用以限制本發明,凡在本發明的精神和原則之內,所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發明的保護范圍之內。

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