摘要：随着我国社会经济的飞速发展和科学技术的不断提高，许多行业都发生了翻天覆地的变化，而在新技术、新设备给人们的日常生活工作带来足够便利的同时，人们的生活节奏也有了明显加快，因此自动化、智能化的家居服务也逐渐成为了人们的需求和要求。基于此，本文针对传统垃圾桶表面污垢、桶内分类混乱的问题分析了智能垃圾桶的重要意义和市场前景，并简要列举了几种常见的智能垃圾桶，同时就单片机智能垃圾桶进行了全面研究，以希冀给予广大垃圾桶生产企业一些可行性的帮助和建议，进而促进智能垃圾桶更加环保、更加实用。
关键词：家居式；智能垃圾桶；单片机；环保卫生；设计原理；发展前景
引言
近年来，我国的城市化进程逐渐推进，人们的生活节奏有了明显提高，而在提倡效率至上的社会背景下，如何尽可能的降低生产实践，提高生产效率，已经成为了大多数人的需求和要求。但是，在大多数公共场合，传统的垃圾桶设计都缺乏足够的新意和应有的人性化设计，不仅使用起来极为不方便，更达不到应有的环保卫生效果。同时，在家庭住户中的垃圾桶设计也不尽人意，不仅占用了大量的空间，又影响了整体的家居环境。基于此，对家居式的智能垃圾桶设计进行研究，具有十分重要的现实意义，需要我们给予足够的重视，并切实采取有效的措施。
一、智能垃圾桶的重要意义
1.无菌模式帮助人们远离细菌
相对于传统垃圾桶，智能垃圾桶具有自动打开盖子的功能，即当人们走到垃圾桶面前时，智能垃圾桶的红外感感应器便可以感受到人并自动打开盖子，而这样便可以防止因开盖而带来的细菌接触，从而使人们拥有一个更加舒适的生活环境。同时，当垃圾桶垃圾装满时，智能垃圾桶的自动装袋功能可以自动将垃圾分类装入袋内，这样以来同样也可防止因人为装袋而带来的细菌接触。
2.自动关闭促使垃圾桶更加环保
前面我们提到，智能垃圾桶可以在感受到人经过时自动打开盖子，除此之外，其还会在人离开后自动关闭，这样便可以起到有效的隔绝异味和细菌的效果。同时，由于智能垃圾桶的打开时间较短，因此周围空气不会因垃圾气味而遭到污染，从而便可以使周围居民时时都拥有一个新鲜清晰的气息。此外，部分智能垃圾桶还拥有自动消毒的功能，可以尽量减少细菌带来的空气污染。
二、智能垃圾桶的发展前景
如今，我国的家居产品日益数字化、网络化和智能化，华丽的灯饰、富丽堂皇的墙壁地面、豪华的时尚家具以及更加实用的厨具已经成为了人们对于高品质生活的追求。而在万千的家庭装修过程中，对于垃圾桶的设计仍缺乏足够的重视，尤其是传统垃圾桶所具有的需要人工打开或脚踩的特性，不仅十分不够方便，更会引发一定的细菌感染，因此传统垃圾桶已经直接成为了时尚家居里的“落伍”角落。
而对于新一代智能垃圾桶来说，其充分迎合了时尚家居的需求，并具有很高的创新程度，同时又由于垃圾桶所具有的人类生活不可或缺的特性，其必将拥有一个十分广阔的发展前景。此外，近年来人们的环保意识和审美水平有了普遍的提高，垃圾桶的种类和数量也在随之增加，而在此背景下，人们将会更加重视起垃圾桶的美观和实用，因此更加美观、更加实用的智能垃圾桶也会更加受人们欢迎，其发展前景不可估量。
三、智能垃圾桶概述及相关产品介绍
1.智能垃圾桶产品概述
智能感应垃圾桶采用了最先进的微电脑控制技术和红外线探测技术，同时再辅以高科技的机械传动装置和连杆结构，智能垃圾桶可以实现桶盖的自动开关以及桶内的自动消毒。此外，智能垃圾桶是集机、电、光于一体的高科技新产品，性能较为可靠，使用寿命较高，具有耗电低、防感染、环保卫生等多个优点。同时，智能垃圾桶外部较为美观，可以自身家庭装修风格进行合理的外观设计，且其无需安装外接电源，仅使用普通电池便可以维持正常工作。
从数据来看，我国拥有3亿多中国家庭，5000多万个公共场所，而这些地方全部都需要切实解决居家的清洁卫生问题和垃圾的回收接纳问题，因此智能垃圾桶将会面向一个市场规模达3亿台以上，涉及金额达千亿元以上的超级垃圾桶市场。
2.智能垃圾桶相关产品介绍
上面我们提到，智能垃圾桶具有先进的红外线探测装置，因此当人的手或物体接近桶口约25厘米到35厘米时，智能垃圾桶便会自动打开桶盖，而当垃圾进入桶内3秒到4秒后桶盖又会自动关闭，基于智能垃圾桶的这一特性我们可以发现，智能垃圾桶对于减少卫生感染、防止细菌传播有着极为重要的作用，因此下文笔者便简要就目前市场上存在的一些智能垃圾桶产品进行了介绍。
（1）美佳康智能垃圾桶
图一：美佳康智能垃圾桶
如图一，美佳康智能垃圾桶在智能垃圾桶的红外感应功能、自动开盖功能之外，还增添了自动换袋功能，即在美佳康智能垃圾桶的底部设置了一个垃圾袋收纳装置，其作用在于可以在垃圾袋装满时进行替换。具体来说，同卷筒纸抽一样的垃圾袋收纳装置可以使用户直接将垃圾袋拉出并套在垃圾桶边沿上，这不仅解决了垃圾袋不好存放的问题，还可以将垃圾袋上方多余的袋身进行固定，从而有效防止袋身滑入垃圾桶内。此外，美佳康智能垃圾桶独特的双踏板设计可以帮助用户在垃圾桶装满时防止桶身随着拉取过满垃圾包而发生倾倒，此设计同样对于垃圾桶的环保有着十分重要的促进作用。
（2）卫邦智能垃圾桶
卫邦智能垃圾桶与大多数智能垃圾桶相似，即均采用了微电脑控制芯片和红外线探测装置，而由于其并无较多的创新，这里我们便不进行详细介绍。
（3）可移动垃圾桶
一般来说，我们生活中所用的垃圾桶一般很小，其口径多为10厘米到20厘米不等，因此将垃圾投进桶内往往具有一定的困难。而日本一发明家为了使垃圾桶不再固定在某一角落，不仅给垃圾桶撞上了轮子，还配备了先进的侦测与精准预测功能，这样只能垃圾桶便可以精准的定位房间内垃圾的落点并进行移动。根据数据显示，该种垃圾桶的“劫杀率”几乎可达百分之百，因此这一新型垃圾桶一定会具有更大的发展空间。
四、家居式智能垃圾桶的设计
前面我们简要介绍了智能垃圾桶的几种种类，但综合来看，智能垃圾桶的发展方向主要体现在两方面，一是由遥控器进行无线通信进行智能垃圾桶的远程控制，二是由人体进行红外感应来控制智能垃圾桶的桶盖开合，且无论是哪一种，都需要用到单片机这一芯片，因此本文便重点从单片机方面对家居式智能垃圾桶的设计进行了分析。
1.智能垃圾桶的系统组成
图二：智能垃圾桶的系统结构
如图二，该图为智能垃圾桶的系统结构，通过观察此图我们可以发现，智能垃圾桶系统主要运用了两种独立的通信方式，即无线通信和红外线感应。
2.智能垃圾桶的硬件设计
根据图二，无线通信系统需要包含遥控器、无线接收器、单片机等装置，而红外线感应则需要包含红外线接收器、红外线感受装置、单片机等装置。除此之外，家居式智能垃圾桶还需要对感应吸附系统、驱动行进装置、语音功能、机械传动装置等方面进行设计，因此这里我们分别进行了介绍。
（1）遥控器的设计
遥控器是智能垃圾桶无线通信系统的信号发射源，是整个智能垃圾桶硬件系统的重中之重，而一般来说，遥控器系统主要由键盘、扫描电路、单片机、驱动模块以及发射天线几部分组成。其中，无线发射模块主要采用RFM公司的短距离高频无线发射专用芯片，其发射频率为433.92MHZ。此外，在遥控器设计的过程中，应尽量增大无线传输的传输带宽，此举可大幅提高通信的可靠性。
（2）无线接收器的设计
智能垃圾桶内一般装有无线接收器，可以用来接受遥控器等无线发射器发射过来的高频信号，例如前面我们提到的433.92MHZ短距离高频无线，便可以成功被无线接收器接受，而根据遥控器发射的信号，无线接收器可以快速进行反应，从而完成翻盖、移动、封袋等多项功能。
（3）红外线感应设计
红外线感应设计是不用于无线接收装置设计的另一种全新的系统，去主要被设计于垃圾桶的顶端，且其作用主要体现在两方面。一方面，针对不可移动的智能垃圾桶，红外线感应装置可以快速识别到垃圾桶前的人，进而完成开盖闭盖的动作，这一点上文我们已经提到，因此这里便不进行详细赘述；另一方面，针对可移动的智能垃圾桶，红外线感应装置可以不断在行进过程中对地面进行扫描，从而将得到的信息进行识别判断，当识别出纸屑、灰尘等细小垃圾时，智能垃圾桶可以自动启动吸附功能，借助不弱于吸尘器的吸尘能力，智能垃圾桶可以最大化确保地面的洁净，此外当识别出一些无法吸附的大垃圾时，智能垃圾桶同样可以自动启动自身的机械手装置，并将垃圾抓取放入垃圾桶内。
（4）驱动行进装置设计
驱动行进装置的设计目的在于两点，一是智能垃圾桶的移动以及自动寻找垃圾，二是智能垃圾桶的自我充电。首先，智能垃圾桶安装了最新的避障功能，借助先进的红外线感受装置和漫反射式光电开关，智能垃圾桶可以在光束被障碍物反射时，及时更改自身的行进路线，从而便可以确保其不会与家具相撞；其次，由于智能垃圾桶采用的是电池来提供电源，因此当其没电时便会停止工作，而借助驱动行进装置，智能垃圾桶可以在电量剩余不足的情况下自动找寻电源进行充电，从而便可以确保清洁工作持续不断的进行。
（5）语音功能设计
随着科技的进步，追求更高的家庭服务质量成为了人们居家生活的唯一目标，而借助智能垃圾桶的语音功能，智能垃圾桶可以更加人性化的为用户服务，如通过发出“您好”、“早上好”、“晚上好”等话语，人们可以拥有一个愉悦的居家心情。同时，通过及时的垃圾分类提醒，人们可以正确对生活垃圾进行分类，这不仅使得智能垃圾桶更加有趣、更加便捷，同时人们的环保意识也会明显得到提高。
（6）机械传动装置
在上文对红外线感应装置进行分析时，我们提出了机械手的概念，即机械传动装置在智能垃圾桶设计中的应用。具体来说，机械手主要包括手部、手爪、手臂、立柱、机座以及驱动系统几部分，各部分缺一不可，紧密联系，共同完成了机械传动的整个过程。
3.智能垃圾桶的软件设计
同硬件设计一样，智能垃圾桶的软件设计也非常重要，其中重点可分为遥控器软件设计、单片机软件设计、无线通信软件设计几大类，但简单来说，软件设计的主要原理在于程序的编码，因此这里我们便不再进行详细的介绍。
4.智能垃圾桶的电源设计
任何需要耗电的产品，一旦离开电源，就绝对无法运行，因此，应把智能垃圾桶的电源设计放在较为重要的地位上进行研究。具体来说，在设计智能垃圾桶的电源时，一是要注意避免水洗智能垃圾桶，从而防止电路或电池因受潮而造成损坏；二是应定期更换电池，防止电池液泄露损坏电子元件；三是应切忌将充电电池和一次性电池混用以及将酸性电池与碱性电池混用。
结束语：综上，本文重点就智能垃圾桶的重要意义、发展前景、设计关键进行了分析，可以确定的是智能垃圾桶具有十分广阔的发展空间，需要我们给予足够的重视。而对于广大垃圾桶生产企业来说，只有积极创新、紧跟潮流、不断使用新技术，才能真正促进垃圾桶产品更加环保化、人性化，才能有效推动企业自身的长期健康发展与进步。
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论文作者:耿熙明1,王慧2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/4
标签：垃圾桶论文; 智能论文; 装置论文; 红外线论文; 便可论文; 家居论文; 垃圾论文; 《基层建设》2017年第25期论文;