[发明专利]基于超声传感器阵列的垃圾分类方法及其系统

说明书

本发明公开了一种基于超声传感器阵列的垃圾分类方法及其系统，其包括以下步骤：超声波发射传感器向执行机构上的垃圾发射超声波；获取超声波接收传感器返回的模拟电压，并进行预处理，接着输入到定义好的网络模型中训练，获得分类模型；根据分类模型结果执行机构移动到预测类的垃圾桶上方进行投放垃圾动作；本发明采用多超声传感器阵列的结构结合神经网络分类器来识别不同材质的垃圾，根据不同材质返回的回波幅值的差异区分出垃圾的类别，从而控制执行机构移动到相应垃圾桶上方位置并进行投放垃圾动作，避免了通过图像处理的方式所带来的环境适应性差、实时性差等问题，整个分类、投放过程自动化，使得垃圾分类更加方便快捷，给人们生活带来方便。

技术领域

本发明涉及垃圾分类技术领域，特别涉及一种基于超声传感器阵列的垃圾分类方法及其系统。

背景技术

我们每个人每天都会扔出许多垃圾，如果像以前那样，所有的垃圾全部装在一个垃圾箱，然后把它运送到垃圾填埋场里，这样就会白白浪费掉很多可以再利用的资源，同时占用上万亩土地，对于那些不易降解的生活垃圾，还会使土地受到严重侵蚀。联合国曾正式向中国提出申明:中国要为因发展而造成的环境污染缴纳出大笔资金作为赔偿金,该笔赔偿金与发达国家所要缴纳的赔偿金相同，所以国家在抓发展的同时也要抓环保。

如何通过垃圾分类管理，最大限度地实现垃圾资源再利用，减少垃圾处置量，改善生存环境质量，是当前世界各国共同关注的迫切问题之一。从国内外各城市对生活垃圾分类的方法来看，大致都是根据垃圾的成分构成、产生量，结合本地垃圾的资源利用和处理方式来进行分类。如德国一般分为纸、玻璃、金属、塑料等；澳大利亚一般分为可堆肥垃圾，可回收垃圾，不可回收垃圾；日本一般分为可燃垃圾，不可燃垃圾，等等。

但是目前大部分人缺乏垃圾分类的全面知识，更无法准确记住并判断复杂繁多的垃圾究竟属于何种类型，来对应准确分类投放丢弃，给城市环境和垃圾处理造成很大压力。同时国内甚至全世界还没有出现真正能够自动化智能化的垃圾分类机器人。现有的基于图像识别的垃圾分类方法能够在特定的环境下分类一些简单的垃圾，但其对环境要求较高，且由于图像识别算法较复杂，实时性受到限制。基于红外传感器的垃圾分类方法具有速度快、一致性好的优点，但是其受光线强弱和目标物颜色深浅的影响较大，致使其分类精度较低。目前，针对难以处理的生活垃圾，也有部分地区引入垃圾智能分类平台，居民将贴有专属二维码的垃圾袋投入资源回收机，回收机通过识别二维码来对垃圾分类，同时居民能获得相应积分，还能用积分兑换生活用品，但该种方法仍需要居民对垃圾种类有较强的认识，且操作相对复杂。

超声波传感器作为非接触式传感器的一员，和光学传感器相比虽然分辨率较低且不包含颜色信息，但其具有环境适应性强、开发难度较低、成本低廉的显著优点，且由于超声波对不同的材质和形状反射强度不同，可利用该特性来分类不同材质的垃圾。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的之一在于，提供一种能够通过多个超声波发射传感器和超声波接收传感器组成的阵列根据不同材质反射的超声波幅值的差异特性区分出垃圾类别的分类方法。

本发明的目的之二在于，提供一种结构设计巧妙、合理，能根据垃圾类别快速将垃圾投入到指定垃圾桶的垃圾分类系统。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：

一种基于超声传感器阵列的垃圾分类方法，其包括以下步骤：

(1)往执行机构上放置垃圾；

(2)超声波发射传感器向执行机构上的垃圾发射超声波；

(3)获取预设垃圾的测试数据，其中所述的测试数据为超声波接收传感器返回的模拟电压；

(4)提取获得的测试数据中的特征数据，并对特征数据预处理；

(5)将特征数据作为输入样本数据输入到定义好的网络模型中训练，获得分类模型；