一种智慧城市垃圾处理系统的制作方法

1.本发明涉及智慧城市领域，具体为一种智慧城市垃圾处理系统。


背景技术：

2.智慧城市是指利用各种信息技术或创新概念，将城市的系统和服务打通、集成，以提升资源运用的效率，优化城市管理和服务，以及改善市民生活质量。随着城市垃圾回收利用的不断优化，将垃圾资源重新利用将成为智慧城市的重要一环。
3.但是现有城市垃圾系统还需要依靠公民的高度自觉实现无人化智能管理，这对公民的素质要求较高，即便随着城市化的发展，公民素质不断提高，但仍旧会出现垃圾乱丢乱放、没有做好垃圾分类等问题。未放入垃圾箱的垃圾仍需要人工拾取，浪费人力资源。
4.中国专利公开号：cn106081426b，发明创造的名称为：一种基于无人机的社区垃圾智能回收系统及其工作方法，公开了一种基于无人机的社区垃圾智能回收系统，包括用于垃圾称重的称重平台、用于垃圾回收的智能无人机、智能垃圾箱以及远程控制装置，所述的智能垃圾称重平台、智能垃圾回收无人机以及智能垃圾箱通过无线网络连接构成垃圾智能回收系统，且，所述的智能垃圾称重平台、智能垃圾回收无人机以及智能垃圾箱均与远程控制装置连接。实现了无人机以及智能垃圾箱相互配合，通过gps定位模块和海拔高度传感器相互配合，让其自己实现路径规划，通过机械手将用户终端的垃圾输送到智能垃圾箱中，从而很好的解决了社区内垃圾处理问题，让垃圾处理实现智能化。其不足之处在于：智能无人机的承载量有限，依靠无人机从楼宇收集垃圾危险系数高，且出现高空抛物的情况下，机械爪不易抓取空中物体，此外对于大件或较重垃圾，现有无人机系统无法实现运输功能，且高空抛物容易砸毁无人机，连带无人机一同坠毁，扩大受灾面积。直接将无人机作为常用的运输载具也无法适应大雨、大雪等恶劣天气的垃圾正常投放，且无人机的续航能力也不足以在多个智能垃圾箱之间来回穿梭。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种智慧城市垃圾处理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.本发明提供如下技术方案：一种智慧城市垃圾处理系统，包括若干智能垃圾箱、云平台和若干无人机，若干智能垃圾箱与云平台无线通信连接，并分布在城市各个垃圾回收站处。若干无人机与云平台无线通信连接，用于巡检若干智能垃圾箱和垃圾分布，并能够识别垃圾种类，重新投放垃圾。智能垃圾箱包括定位模块、停机坪、蓄电池、无线充电装置、箱体、太阳能充电板和两块支撑板。定位模块设置在箱体内，用于反馈云平台智能垃圾箱所处位置。箱体用于容纳不同种类垃圾，包括可回收垃圾区、有害垃圾区和其它垃圾区。两块支撑板呈倒v字型设置在箱体上端，太阳能充电板和停机坪分别设置在两块支撑板上表面。无线充电装置设置在停机坪内，且与蓄电池电性连接。无人机下端设置无线充电接收板，用于接收无线充电装置的电源。停机坪上表面设置用于固定无人机的锁紧装置。蓄电池设置在
箱体内部，与太阳能充电板电性连接，用于给智能垃圾箱和无人机供电。
7.通过上述技术方案，太阳能充电板能够给蓄电池补充电量，实现智能垃圾箱的自给供电。利用无人机将未丢入智能垃圾箱内的垃圾，重新捡起并识别垃圾种类，投放入对应的箱体内，当某个智能垃圾箱经常出现垃圾未丢入箱体内和垃圾未按分类要求投放时，无人机固定停放在该智能垃圾箱的停机坪上，进行定点监督公民正确投放垃圾。当无人机需要长时间巡航，但电量不足时，云平台通过定位模块确认无人机所在最近位置的智能垃圾箱，将无人机暂时停放在该智能垃圾箱的停机坪上，通过无线充电接收板和无线充电装置给无人机补充电量，从而提高无人机的续航能力。
8.进一步地，所述箱体上表面开设第一凹槽。智能垃圾箱还包括升降机构和控制器，升降机构设置在第一凹槽处，并与两块支撑板一端铰接。升降机构与控制器电性连接，控制器与云平台无线通信连接。升降机构包括伸缩板、支撑柱和伸缩电机，支撑柱固定安装在第一凹槽内，伸缩板传动连接伸缩电机，且下端竖直安装在支撑柱上，能够通过伸缩电机相对箱体上下移动，并能够延伸至第一凹槽外。伸缩板的上端两侧分别与两块支撑板的上端铰接，两块支撑板下端分别与箱体上端活动连接。伸缩板移动至最下端时，支撑板呈水平状态。
9.通过上述技术方案，控制器控制伸缩电机带动伸缩板上下移动，从而能够控制支撑板的倾斜角度。当无人机需要停放在停机坪上时，云平台发送指令给控制器，控制器控制伸缩电机带动伸缩板向下移动，使支撑板保持水平，从而能够使得无人机能够平稳降落在停机坪上。通过升降机构还可以结合智能垃圾箱实际环境的最佳光照角度，调整太阳能充电板的迎光角度，从而获得太阳能充电板的最佳发电效果。
10.进一步地，所述智能垃圾箱还包括光敏传感器、转盘和转动电机，光敏传感器、转动电机与控制器电性连接，转动电机与蓄电池电性连接。光敏传感器设置在箱体顶端，用于检测自然光的光照强度和光照方向。转盘设置在升降机构与箱体之间，用于带动升降机构和两块支撑板转动，转动电机与转盘传动连接，用于给转盘提供动力。
11.通过上述技术方案，利用光敏传感器检测到的自然光的光照强度和光照方向，控制器控制转盘带动支撑板转动调整支撑板上太阳能充电板的水平迎光角度，同时控制升降机构带动支撑板倾斜，调整支撑板上太阳能充电板的竖直迎光角度，从而使得太阳能充电板动态跟随自然光的光照强度和光照方向改变迎光角度，始终保持最佳光照方向和光照强度，提高太阳能充电板的充电效率。另外，当无人机停放在停机坪时，通过控制器控制转盘和升降机构动作，能够改变无人机的检测范围，并能够在智能垃圾箱的一定范围内跟踪垃圾投放人和投放的垃圾，提高无人机对垃圾投放的监督效果。
12.进一步地，所述无人机包括机体、摄像头、抓吸组件、动力装置、定位模块和控制模块。摄像头活动设置在机体正面，用于抓取垃圾图像和投放垃圾人的图像，并能够确认垃圾特征和人物特征。抓吸组件设置在机体上，用于抓取和吸附垃圾，与控制模块电性连接。动力装置设置在机体上端，用于控制机体飞行，与控制模块电性连接。控制模块与云平台无线通信连接，能够通过摄像头抓取的图像，识别图像中的垃圾特征，之后控制动力装置和抓吸组件拾取垃圾。定位模块用于确认机体所在位置，并通过控制模块发送至云平台。
13.通过上述技术方案，摄像头实现抓取垃圾图像和投放垃圾人的图像，通过该图像确认垃圾特征、垃圾类别和人物特征，便于后续对垃圾的处理和对未按要求投放垃圾的公
民进行处罚。控制模块确认垃圾类别后，根据垃圾特征，控制动力装置和抓吸组件拾取垃圾，将垃圾正确投放入指定箱体内，从而实现使用无人机自动给未投入箱体的垃圾重新分类和投放。无人机还可以通过上述过程检查已投入箱体内的垃圾是否投放正确，并对投放错误的垃圾重新投放，从而提高无人化分类投放垃圾的效率。
14.进一步地，所述抓吸组件包括若干机械爪、若干动作机构和吸盘。机械爪活动设置在机体两侧，用于抓取垃圾，并通过传动电机连接动作机构。若干动作机构与机械爪配合使用，与控制模块电性连接，用于分别控制不同机械爪摆动。吸盘固定设置在机体下端，用于产生负压吸附垃圾。云平台依据控制模块传送的垃圾图像判定是否使用机械爪和吸盘抓取垃圾。机械爪呈弧形，一端与动作机构传动连接，另一端呈针状，中间下端呈板状，当机械爪完全交叉时，板状部分呈水平状态，能够支撑机体。若干机械爪交替反向连接，并留有间隙，两组机械爪对向运动能够抓取垃圾。控制模块根据垃圾特征判定使用机械爪或吸盘拾取垃圾。
15.通过上述技术方案，当摄像头抓取到未投入箱体的垃圾后，控制模块根据垃圾特征判定使用机械爪或吸盘拾取垃圾，机械爪适合抓取小件、不易碎的垃圾，吸盘适合抓取大件、易碎的垃圾。当判定采用机械爪拾取垃圾时，通过动作机构先将不同的机械爪呈张开状态，之后动作机构转动，收拢机械爪，将垃圾夹在机械爪之间，动力装置将无人机驱动至拾取的垃圾对应的箱体内，动作机构重新张开机械爪将垃圾投放至箱体内。当判定采用吸盘拾取垃圾时，吸盘产生负压，将垃圾吸附在吸盘下端，动力装置将无人机驱动至拾取的垃圾对应的箱体内，吸盘解除负压，实现垃圾投放。从而针对不同的垃圾特征，采用不同的拾取方式，避免单一的机械爪或吸盘，无法拾取垃圾，提高垃圾投放的成功率。
16.进一步地，所述无人机还包括容纳箱和轨迹判断模块，机体上端开设第二凹槽，容纳箱设置在第二凹槽内，且容纳箱上端设置开口。轨迹判断模块用于根据摄像头抓取不同的垃圾图像的垃圾位置，计算并预判垃圾运动的轨迹。抓吸组件还包括回转机构，回转机构活动设置机体侧面，并与动作机构连接，用于带动动作机构沿机体侧面转动，并将垃圾投放至容纳箱内。吸盘还包括气泵、若干回收口和回收管，气泵设置在容纳箱内。若干回收口设置在吸盘下表面，回收管一端连接若干回收口，另一端连接容纳箱内侧，中间连接气泵。
17.通过上述技术方案，当无人机发现垃圾漂浮在空中或空中存在坠落的垃圾时，轨迹判断模块根据摄像头抓取不同的垃圾图像的垃圾位置，计算并预判垃圾运动的轨迹，动力装置驱动无人机飞向垃圾处，对于漂浮在空中的垃圾，根据垃圾特征选择机械爪或吸盘抓取垃圾，如果空中漂浮多个垃圾，机械爪将垃圾通过回转机构暂时抛向容纳箱内，最后再从容纳箱内抓起，投放入指定箱体内，减少无人机的出动次数，提高垃圾拾取效率；对于空中坠落的垃圾，动力装置先控制无人机飞向垃圾预定轨迹下方，使得垃圾能够坠入容纳箱内，避免坠落的垃圾砸伤地面人员或物品。当需要拾取灰尘类垃圾时，动力装置控制机体带动吸盘飞行至灰尘类垃圾正上方，气泵从容纳箱处抽气，并通过回收口和回收管将灰尘类垃圾吸入容纳箱内，并于容纳箱处暂存，灰尘类垃圾需要手动从容纳箱处取出。如果有大件垃圾机械爪无法抓取，则吸盘先将该垃圾吸附在吸盘上，此时回收口被堵住，并在吸盘处暂存，最后投放入指定箱体内。
18.进一步地，所述容纳箱包括弹性挡圈，容纳箱开口处设置呈圆锥梯形，弹性挡圈设置在开口边缘。回转机构配合动作机构能够带动机械爪抓取和翻转弹性挡圈，控制模块先
控制回转机构将机械爪靠近弹性挡圈，之后控制动作机构带动若干机械爪抓取弹性挡圈，并使弹性挡圈外翻，从而扩大容纳箱的开口面积。
19.通过上述技术方案，弹性挡圈和圆锥梯形的开口能够防止容纳箱内的垃圾逃出或掉落。当需要从开口处迎接高空坠落的垃圾时，控制模块控制机械爪抓取容纳箱上端的弹性挡圈，使弹性挡圈外翻，容纳箱的开口能够完全张开迎接高空抛物，之后机械爪再将弹性挡圈复位，防止容纳箱内的垃圾逃出或掉落。
20.进一步地，所述无人机还包括减震机构和陀螺仪，陀螺仪设置在机体内，用于检测机体飞行状态，与控制模块电性连接。减震机构设置在容纳箱与第二凹槽之间，包括活动板、若干支撑脚、若干连接杆、若干减震弹簧和固定板。容纳箱侧面和底面设置弹性层，容纳箱受力后能够挤压弹性层。连接杆、减震弹簧、支撑脚一一对应设置。活动板上表面紧贴容纳箱的底面，活动板外周均匀铰接连接杆的上端，连接杆的下端与支撑脚的上端铰接，连接杆与支撑脚构成钝角，减震弹簧连接支撑脚和连接杆，支撑脚下端竖直设置在固定板上，固定板固定设置在第二凹槽底面。
21.通过上述技术方案，当高空坠落的垃圾进入容纳箱后，会产生冲击，减震机构分别通过活动板、连接杆、减震弹簧和固定板将冲击力分散，降低冲击给机体带来的损伤，弹性层也能够缓冲冲击力。同时，陀螺仪计算撞击后机体的飞行状态，并根据撞击前后的飞行状态，调整动力装置，防止机体失去平衡出现坠机事故。
22.进一步地，所述动力装置包括若干旋翼、为每个旋翼单独提供动力的若干动力电机和若干支撑架，若干支撑架对称设置在机体上端，用于连接机体和旋翼，动力电机设置在旋翼下端，旋翼活动设置在支撑架上端。
23.通过上述技术方案，动力装置通过若干旋翼提供无人机的飞行能力，同时采用旋翼还能够提高机体的抗冲击能力，提高容纳箱接收高空坠落的垃圾的能力。
24.进一步地，所述支撑脚下端滑动设置在固定板上。无人机还包括喷气机构，喷气机构包括若干喷气壳体、若干压敏开关、若干空气压缩器、若干进气口、若干出气口。若干压敏开关设置在固定板内，并与每个支撑脚一一对应，当支撑脚下滑时，能够触发压敏开关。若干喷气壳体与若干旋翼一一对应设置，每组旋翼下端设置一组喷气壳体，每组喷气壳体内部设置一组空气压缩器。若干进气口设置在喷气壳体上端。若干出气口以喷气壳体底面为中心向外倾斜设置在喷气壳体下表面，且均匀分布，并设置出气阀。喷气壳体一侧与支撑架固定连接。喷气机构与控制模块电性连接。
25.通过上述技术方案，当容纳箱承受较大冲击力时，支撑脚会在冲击力的作用下被迫下滑并触发压敏开关，喷气机构启动，控制模块根据陀螺仪检测到的机体的飞行状态，控制空气压缩器从进气口吸入空气并压缩，选择性从一个或多个倾斜的出气口喷出，辅助无人机对抗垃圾带来的冲击。当冲击被缓冲后，减震弹簧带动支撑脚上移，压敏开关关闭，喷气机构不再进行喷气，实现了自动控制复位，方便使用。
26.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：1、利用无人机能够将未丢入智能垃圾箱内的垃圾，重新捡起并自动识别垃圾种类，投放入对应的箱体内，且无人机能够固定或活动巡检智能垃圾箱的垃圾投放，进行定点监督公民正确投放垃圾；代替人工方式，节约城市管理的人力资源。智能垃圾箱能够给无人机补充电量，提高无人机的续航能力。
27.2、通过光敏传感器、升降机构和转盘，能够调整太阳能充电板的迎光角度，从而使得太阳能充电板动态跟随自然光的光照强度和光照方向改变迎光角度，始终保持最佳光照方向和光照强度，提高太阳能充电板的充电效率。当无人机需要停放在停机坪时，转盘和升降机构能够调整无人机的检测范围，提高无人机对垃圾投放的监督效果。
28.3、通过抓吸机构和容纳箱，能够分别拾取灰尘类垃圾、易碎垃圾、小件垃圾、大件垃圾、空中漂浮垃圾和空中坠落垃圾，提高无人机拾取垃圾的成功率。
29.4、设置减震机构能够将空中坠落垃圾带给机体的冲击分散，降低冲击给机体带来的损伤，提高空中坠落垃圾的拾取成功率；喷气机构能够提高机体的抗冲击能力。
附图说明
30.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：图1是本发明一种智慧城市垃圾处理系统的智能垃圾箱的结构示意图；图2是本发明一种智慧城市垃圾处理系统的无人机停放在智能垃圾箱上的示意图；图3是本发明一种智慧城市垃圾处理系统的无人机的结构示意图；图4是本发明一种智慧城市垃圾处理系统的无人机减震机构的示意图；图5是本发明一种智慧城市垃圾处理系统的无人机喷气机构的示意图。
31.图中：1、无人机；101、机体；102、摄像头；103、机械爪；104、动作机构；105、吸盘；1051、回收口；106、容纳箱；1061、弹性挡圈；107、第二凹槽；108、弹性层；109、回转机构；2、停机坪；3、无线充电装置；4、箱体；401、第一凹槽；5、太阳能充电板；6、支撑板；7、升降机构；701、伸缩板；702、支撑柱；8、转盘；9、减震机构；901、活动板；902、支撑脚；903、连接杆；904、减震弹簧；905、固定板；10、旋翼；11、支撑架；12、喷气机构；121、喷气壳体；122、压敏开关；123、空气压缩器；124、进气口；125、出气口。
具体实施方式
32.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。
33.请参阅图1-5，本发明一种智慧城市垃圾处理系统，包括若干智能垃圾箱、云平台和若干无人机1，若干智能垃圾箱与云平台无线通信连接，并分布在城市各个垃圾回收站处。若干无人机1与云平台无线通信连接，用于巡检若干智能垃圾箱和垃圾分布，并能够识别垃圾种类，重新投放垃圾。一个无人机1能够巡检多个智能垃圾箱。智能垃圾箱包括定位模块、停机坪2、蓄电池、无线充电装置3、箱体4、太阳能充电板5和两块支撑板6。定位模块设置在箱体4内，用于反馈云平台智能垃圾箱所处位置。箱体4用于容纳不同种类垃圾，包括可回收垃圾区、有害垃圾区和其它垃圾区。常态下，两块支撑板6呈倒v字型设置在箱体4上端，太阳能充电板5和停机坪2分别设置在两块支撑板6上表面，当需要停靠无人机时，两块支撑板6呈直线型水平设置在箱体4上端。无线充电装置3设置在停机坪2内，为电磁感应式无线充电，且与蓄电池电性连接。无人机1下端设置无线充电接收板，用于接收无线充电装置3的电源。停机坪2上表面设置用于固定无人机1的锁紧装置，锁紧装置为简单的锁紧无人机1的
装置，为现有技术，这里不再详细阐述。蓄电池设置在箱体4内部，与太阳能充电板5电性连接，用于给智能垃圾箱和无人机1供电。
34.太阳能充电板5能够给蓄电池补充电量，实现智能垃圾箱的自给供电。利用无人机1将未丢入智能垃圾箱内的垃圾，重新捡起并先识别垃圾种类，再投放入对应的箱体4内，当某个智能垃圾箱经常出现垃圾未丢入箱体4内和垃圾未按分类要求投放时，无人机1固定停放在该智能垃圾箱的停机坪2上，进行定点监督公民正确投放垃圾，如通过云平台定期筛选所有智能垃圾箱中出现垃圾未丢入箱体4内次数前十的智能垃圾箱，派遣无人机1固定停放在该智能垃圾箱的停机坪2上，进行定点监督。当无人机1需要长时间巡航，但电量不足时，云平台通过定位模块确认无人机1所在最近位置的智能垃圾箱，将无人机1暂时停放在该智能垃圾箱的停机坪2上，通过无线充电接收板和无线充电装置3给无人机1补充电量，从而提高无人机1的续航能力。
35.箱体4上表面开设第一凹槽401。智能垃圾箱还包括升降机构7和控制器，升降机构7设置在第一凹槽401处，并与两块支撑板6一端铰接。升降机构7与控制器电性连接，控制器与云平台无线通信连接。升降机构7包括伸缩板701、支撑柱702和伸缩电机，支撑柱702固定安装在第一凹槽401内，伸缩板701传动连接伸缩电机，且下端竖直安装在支撑柱702上，能够通过伸缩电机相对箱体4上下移动，并能够延伸至第一凹槽401外。伸缩板701的上端两侧分别与两块支撑板6的上端铰接，两块支撑板6下端分别与箱体4上端通过滚轮和导轨活动连接，便于支撑板6改变倾斜角度。伸缩板701移动至最下端时，两块支撑板6呈水平状态。
36.控制器控制伸缩电机带动伸缩板701上下移动，伸缩板701带动支撑板6摆动，从而能够实现间接控制支撑板6的倾斜角度。当无人机1需要停放在停机坪2上时，云平台发送指令给控制器，控制器控制伸缩电机带动伸缩板701向下移动至最下端，使支撑板6保持水平，从而能够使得无人机1能够平稳降落在停机坪2上。通过升降机构7还可以结合智能垃圾箱实际环境的最佳光照角度，调整太阳能充电板5的迎光角度，从而获得太阳能充电板5的最佳发电效果。
37.智能垃圾箱还包括光敏传感器、转盘8和转动电机。光敏传感器、转动电机与控制器电性连接，转动电机与蓄电池电性连接，由蓄电池供给电源。光敏传感器设置在箱体4顶端，用于检测自然光的光照强度和光照方向。转盘8设置在升降机构7与箱体4之间，用于带动升降机构7和两块支撑板6转动，转动电机与转盘8传动连接，用于给转盘8提供动力。
38.利用光敏传感器检测到的自然光的光照强度和光照方向，控制器控制转盘8带动支撑板6转动调整支撑板6上太阳能充电板5的水平迎光角度，同时控制升降机构7带动支撑板6倾斜，调整支撑板6上太阳能充电板5的竖直迎光角度，从而使得太阳能充电板5动态跟随自然光的光照强度和光照方向改变迎光角度，始终保持最佳光照方向和光照强度，提高太阳能充电板5的充电效率。另外，当无人机1停放在停机坪2时，通过控制器控制转盘8和升降机构7动作，能够改变无人机1的检测范围，并能够在智能垃圾箱的一定范围内跟踪垃圾投放人和投放的垃圾，提高无人机1对垃圾投放的监督效果。
39.无人机1包括机体101、摄像头102、抓吸组件、动力装置、定位模块和控制模块。摄像头102通过转动架活动设置在机体101正面，用于抓取垃圾图像和投放垃圾人的图像，并能够确认垃圾特征和人物特征。抓吸组件设置在机体101上，用于抓取和吸附垃圾，与控制模块电性连接。动力装置设置在机体101上端，用于控制机体101飞行，与控制模块电性连
接。控制模块与云平台无线通信连接，能够通过摄像头102抓取的图像，识别图像中的垃圾特征和人物特征，之后控制动力装置和抓吸组件拾取垃圾，根据垃圾特征确认垃圾种类，最后将该垃圾投放进对应类别的箱体4内。定位模块用于确认机体101所在位置，并通过控制模块发送至云平台。
40.摄像头102实现抓取垃圾图像和投放垃圾人的图像，通过该图像确认垃圾特征、垃圾类别和人物特征，便于后续对垃圾的处理和对未按要求投放垃圾的公民进行处罚。控制模块确认垃圾类别后，根据垃圾特征确认垃圾种类，控制动力装置和抓吸组件拾取垃圾，将垃圾正确投放入指定箱体4内，从而实现使用无人机1自动给未投入箱体4的垃圾重新分类和投放。无人机1还可以通过上述过程检查已投入箱体4内的垃圾是否投放正确，并对投放错误的垃圾重新投放，从而提高无人化分类投放垃圾的效率。
41.抓吸组件包括八个机械爪103、两组动作机构104和吸盘105。八个机械爪103呈两组，每组四个，通过动作机构104对称活动设置在机体101两侧，用于抓取垃圾，并通过传动电机连接动作机构104。动作机构104与机械爪103配合使用，与控制模块电性连接，用于分别控制不同机械爪103摆动，动作机构104与机械爪103抓取垃圾的具体结构采用现有技术即可，不在本发明的保护范围之内。吸盘105固定设置在机体101下端，用于产生负压吸附垃圾。云平台依据控制模块传送的垃圾图像判定是否使用机械爪103和吸盘105抓取或吸附垃圾。机械爪103呈弧形，一端与动作机构104传动连接，另一端呈针状，中间下端呈板状，当机械爪103完全交叉时，板状部分呈水平状态，能够支撑机体101。每组机械爪103交替反向连接，并留有间隙，两组机械爪103对向运动能够抓取垃圾。控制模块根据垃圾特征判定使用机械爪103或吸盘105拾取垃圾。
42.摄像头102抓取到未投入箱体4的垃圾后，控制模块根据垃圾特征判定使用机械爪103或吸盘105拾取垃圾，机械爪103适合抓取小件、不易碎的垃圾，吸盘105适合抓取大件、易碎的垃圾。当判定采用机械爪103拾取垃圾时，通过动作机构104先将不同的机械爪103呈张开状态，之后动作机构104转动，收拢机械爪103，将垃圾夹在机械爪103之间，动力装置将无人机1驱动至拾取的垃圾对应的箱体4内，动作机构104重新张开机械爪103将垃圾投放至箱体4内。当判定采用吸盘105拾取垃圾时，吸盘105产生负压，将垃圾吸附在吸盘105下端，动力装置将无人机1驱动至拾取的垃圾对应的箱体4内，吸盘105解除负压，实现垃圾投放。从而针对不同的垃圾特征，采用不同的拾取方式，避免单一的机械爪103或吸盘105，无法拾取垃圾，提高垃圾投放的成功率。
43.无人机1还包括容纳箱106和轨迹判断模块，机体101上端开设第二凹槽107，容纳箱106设置在第二凹槽107内，且容纳箱106上端设置开口。轨迹判断模块用于根据摄像头102抓取不同的垃圾图像的垃圾位置，计算并预判垃圾运动的轨迹。抓吸组件还包括两组回转机构109，两组回转机构109用于分别带动两组动作机构104沿机体101侧面转动，并将垃圾投放至容纳箱106内，回转机构109包括回转臂、回转轴和回转电机，回转电机固定安装在机体101内，传动连接回转轴，回转轴活动设置在机体101两侧并固定连接回转臂上端，回转臂下端固定连接动作机构104。吸盘105还包括气泵、若干回收口1051和回收管，气泵设置在容纳箱106内。若干回收口1051设置在吸盘105下表面，回收管一端连接若干回收口1051，另一端连接容纳箱106内侧，中间连接气泵。
44.当无人机1发现垃圾漂浮在空中或空中存在坠落的垃圾时，轨迹判断模块根据摄
像头102抓取不同的垃圾图像的垃圾位置，计算并预判垃圾运动的轨迹，动力装置驱动无人机1飞向垃圾处，对于漂浮在空中的垃圾，根据垃圾特征选择机械爪103或吸盘105吸取垃圾，例如垃圾袋被风吹起漂浮在空中，选择机械爪103抓取垃圾袋，纸片被风吹起漂浮在空中，选择吸盘105吸取垃圾。如果空中漂浮多个垃圾，机械爪103将垃圾通过回转机构109暂时抛向容纳箱106内，最后再从容纳箱106内抓起，投放入指定箱体4内，减少无人机1的出动次数，提高垃圾拾取效率，控制模块控制回转轴转动，回转轴带动回转臂，回转臂带动动作机构104，动作机构104带动机械爪转动，将垃圾转动至容纳箱106的开口上方。对于空中坠落的垃圾，动力装置先控制无人机1飞向垃圾预定轨迹下方，使得垃圾能够坠入容纳箱106内，避免坠落的垃圾砸伤地面人员或物品。当需要拾取灰尘类垃圾时，动力装置控制机体101带动吸盘105飞行至灰尘类垃圾正上方，气泵从容纳箱106处抽气，并通过回收口1051和回收管将灰尘类垃圾吸入容纳箱106内，并于容纳箱106处暂存，灰尘类垃圾需要手动从容纳箱106处取出。如果有大件垃圾机械爪103无法抓取，则吸盘105先将该垃圾吸附在吸盘105上，此时回收口1051被堵住，并在吸盘105处暂存，最后投放入指定箱体4内。
45.容纳箱106包括弹性挡圈1061，容纳箱106开口处设置呈圆锥梯形，弹性挡圈1061设置在开口边缘。回转机构109配合动作机构104能够带动机械爪103抓取和翻转弹性挡圈1061，控制模块先控制回转机构109将机械爪103靠近弹性挡圈1061，之后控制动作机构104带动机械爪103抓取弹性挡圈1061，并使弹性挡圈1061外翻，从而扩大容纳箱106的开口面积。
46.弹性挡圈1061和圆锥梯形的开口能够防止容纳箱106内的垃圾逃出或掉落。当需要从开口处迎接高空坠落的垃圾时，控制模块控制机械爪103抓取容纳箱106上端的弹性挡圈1061，使弹性挡圈1061外翻，容纳箱106的开口能够完全张开迎接高空抛物，之后机械爪103再将弹性挡圈1061复位，防止容纳箱106内的垃圾逃出或掉落。
47.无人机1还包括减震机构9和陀螺仪，陀螺仪设置在机体101内，用于检测机体101飞行状态，与控制模块电性连接。减震机构9设置在容纳箱106与第二凹槽107之间，包括活动板901、四组支撑脚902、四组连接杆903、四组减震弹簧904和固定板905。容纳箱106侧面和底面设置弹性层108，容纳箱106受力后能够挤压弹性层108。连接杆903、减震弹簧904、支撑脚902一一对应设置。活动板901上表面紧贴容纳箱106的底面，活动板901外周均匀铰接四组连接杆903的上端，连接杆903的下端与支撑脚902的上端铰接，连接杆903与支撑脚902构成钝角，减震弹簧904连接支撑脚902和连接杆903，四组支撑脚902下端竖直设置在固定板905上，固定板905固定设置在第二凹槽107底面。
48.当高空坠落的垃圾进入容纳箱106后，会对容纳箱106产生冲击，此时减震机构9分别通过活动板901、连接杆903、减震弹簧904和固定板905将冲击力分散，降低冲击给机体101带来的损伤，弹性层108也能够缓冲冲击力，且弹性层108能够使得容纳箱106适应不同高空坠落垃圾的形状，降低容纳箱106的塑性变形。同时，陀螺仪计算撞击后机体101的飞行状态，并根据撞击前后的飞行状态，调整动力装置，防止机体101因为垃圾的冲击，失去平衡导致出现坠机事故。
49.动力装置包括四组旋翼10、为每个旋翼10单独提供动力的四组动力电机和四组支撑架11，四组支撑架11对称设置在机体101上端，用于连接机体101和旋翼10，动力电机设置在旋翼10下端，旋翼10活动设置在支撑架11上端。
50.动力装置通过四组旋翼10提供无人机1的飞行能力，同时采用旋翼10还能够提高机体101的抗冲击能力，提高容纳箱106接收高空坠落的垃圾的承载能力。
51.所述支撑脚902下端滑动设置在固定板905上。无人机1还包括喷气机构12，喷气机构12包括四组喷气壳体121、四组压敏开关122、四组空气压缩器123、若干进气口124和若干出气口125。压敏开关122设置在固定板905内，并与每个支撑脚902一一对应设置，当支撑脚902下滑时，能够触发压敏开关122。四组喷气壳体121与四组旋翼10一一对应设置，每组旋翼10下端设置一组喷气壳体121，每组喷气壳体121内部设置一组空气压缩器123。若干进气口124设置在喷气壳体121上端。若干出气口125以喷气壳体121的底面为中心向外倾斜设置在喷气壳体121下表面，且均匀分布，并设置出气阀。喷气壳体121一侧与支撑架11固定连接。喷气机构12与控制模块电性连接。
52.当容纳箱106承受较大冲击力时，支撑脚902会在冲击力的作用下被迫下滑并触发压敏开关122，喷气机构12启动，控制模块根据陀螺仪检测到的机体101的飞行状态，控制空气压缩器123从进气口124吸入空气并压缩，选择性从一个或多个倾斜的出气口125喷出，利用出气阀控制出气口125是否喷气，辅助无人机1对抗高空坠落垃圾带来的冲击。当冲击被缓冲后，减震弹簧904带动支撑脚902上移，压敏开关122关闭，喷气机构12不再进行喷气，实现了自动控制复位，方便使用。
53.需要说明的是，在本文中，诸如前、后和上、下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”或者任何其他变体意在涵盖非排他性地包含，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，或者还是包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
54.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种智慧城市垃圾处理系统，包括若干智能垃圾箱和云平台，若干所述智能垃圾箱与云平台无线通信连接，并分布在城市各个垃圾回收站处，其特征在于：还包括若干无人机（1），若干所述无人机（1）与云平台无线通信连接，用于巡检若干智能垃圾箱和垃圾分布，并能够识别垃圾种类，重新投放垃圾；所述智能垃圾箱包括定位模块、停机坪（2）、蓄电池、无线充电装置（3）、箱体（4）、太阳能充电板（5）和两块支撑板（6）；所述定位模块设置在所述箱体（4）内，用于反馈云平台智能垃圾箱所处位置；所述箱体（4）用于容纳不同种类垃圾，包括可回收垃圾区、有害垃圾区和其它垃圾区；两块所述支撑板（6）呈倒v字型设置在所述箱体（4）上端，所述太阳能充电板（5）和停机坪（2）分别设置在两块所述支撑板（6）的上表面；所述无线充电装置（3）设置在所述停机坪（2）内，且与蓄电池电性连接；所述无人机（1）下端设置无线充电接收板，用于接收所述无线充电装置（3）；所述停机坪（2）上表面设置用于固定所述无人机（1）的锁紧装置；所述蓄电池设置在所述箱体（4）内部，与所述太阳能充电板（5）电性连接，用于给所述智能垃圾箱和无人机（1）供电。2.根据权利要求1所述的一种智慧城市垃圾处理系统，其特征在于：所述箱体（4）上表面开设第一凹槽（401）；所述智能垃圾箱还包括升降机构（7）和控制器，所述升降机构（7）设置在第一凹槽（401）处，并与两块支撑板（6）一端铰接；所述升降机构（7）与控制器电性连接，所述控制器与云平台无线通信连接；所述升降机构（7）包括伸缩板（701）、支撑柱（702）和伸缩电机，所述支撑柱（702）固定安装在所述第一凹槽（401）内，所述伸缩板（701）传动连接伸缩电机，且下端竖直安装在所述支撑柱（702）上，能够通过伸缩电机相对所述箱体（4）上下移动，并能够延伸至所述第一凹槽（401）外；所述伸缩板（701）的上端两侧分别与两块所述支撑板（6）的上端铰接，两块所述支撑板（6）下端分别与所述箱体（4）上端活动连接；所述伸缩板（701）移动至最下端时，所述支撑板（6）呈水平状态。3.根据权利要求2所述的一种智慧城市垃圾处理系统，其特征在于：所述智能垃圾箱还包括光敏传感器、转盘（8）和转动电机，所述光敏传感器、转动电机与控制器电性连接，所述转动电机与蓄电池电性连接；所述光敏传感器设置在所述箱体（4）顶端，用于检测自然光的光照强度和光照方向；所述转盘（8）设置在所述升降机构（7）与箱体（4）之间，用于带动所述升降机构（7）和两块所述支撑板（6）转动，所述转动电机与转盘（8）传动连接，用于给转盘（8）提供动力。4.根据权利要求3所述的一种智慧城市垃圾处理系统，其特征在于：所述无人机（1）包括机体（101）、摄像头（102）、抓吸组件、动力装置、定位模块和控制模块；所述摄像头（102）活动设置在机体（101）正面，用于抓取垃圾图像和投放垃圾人的图像，并能够确认垃圾特征和人物特征；所述抓吸组件设置在机体（101）上，用于抓取和吸附垃圾，与控制模块电性连接；所述动力装置设置在机体（101）上端，用于控制机体（101）飞行，与控制模块电性连接；所述控制模块与云平台无线通信连接，能够通过摄像头（102）抓取的图像，识别图像中的垃圾特征，之后控制动力装置和抓吸组件拾取垃圾；所述定位模块用于确认机体（101）所在位置，并通过控制模块发送至云平台。5.根据权利要求4所述的一种智慧城市垃圾处理系统，其特征在于：所述抓吸组件包括若干机械爪（103）、若干动作机构（104）和吸盘（105）；若干所述机械爪（103）活动设置在机体（101）两侧，用于抓取垃圾，并通过转动电机连接动作机构（104）；若干所述动作机构（104）与机械爪（103）配合使用，与控制模块电性连接，用于分别控制不同机械爪（103）摆
动；所述吸盘（105）固定设置在机体（101）下端，用于产生负压吸附垃圾；所述云平台依据控制模块传送的垃圾图像判定是否使用机械爪（103）和吸盘（105）抓取垃圾；所述机械爪（103）呈弧形，一端与动作机构（104）传动连接，另一端呈针状，中间下端呈板状，当机械爪（103）完全交叉时，板状部分呈水平状态，能够支撑机体（101）；若干所述机械爪（103）交替反向连接，并留有间隙，两组机械爪（103）对向运动能够抓取垃圾；所述控制模块根据垃圾特征判定使用机械爪（103）或吸盘（105）拾取垃圾。6.根据权利要求5所述的一种智慧城市垃圾处理系统，其特征在于：所述无人机（1）还包括容纳箱（106）和轨迹判断模块，所述机体（101）上端开设第二凹槽（107），所述容纳箱（106）设置在第二凹槽（107）内，且容纳箱（106）上端设置开口；所述轨迹判断模块用于根据所述摄像头（102）抓取不同的垃圾图像的垃圾位置，计算并预判垃圾运动的轨迹；所述抓吸组件还包括回转机构（109），所述回转机构（109）活动设置机体（101）侧面，并与动作机构（104）连接，用于带动动作机构（104）沿机体（101）侧面转动，并将垃圾投放至容纳箱（106）内；所述吸盘（105）还包括气泵、若干回收口（1051）和回收管，所述气泵设置在容纳箱（106）内；若干所述回收口（1051）设置在吸盘（105）下表面，所述回收管一端连接若干所述回收口（1051），另一端连接容纳箱（106）内侧，中间连接气泵。7.根据权利要求6所述的一种智慧城市垃圾处理系统，其特征在于：所述容纳箱（106）包括弹性挡圈（1061），容纳箱（106）开口处设置呈圆锥梯形，所述弹性挡圈（1061）设置在开口边缘；所述回转机构（109）配合所述动作机构（104）能够带动机械爪（103）抓取和翻转弹性挡圈（1061），所述控制模块先控制回转机构（109）将机械爪（103）靠近弹性挡圈（1061），之后控制动作机构（104）带动所述机械爪（103）抓取弹性挡圈（1061），并使弹性挡圈（1061）外翻，用于扩大容纳箱（106）的开口面积。8.根据权利要求6所述的一种智慧城市垃圾处理系统，其特征在于：所述无人机（1）还包括减震机构（9）和陀螺仪，所述陀螺仪设置在机体（101）内，用于检测机体（101）飞行状态，与控制模块电性连接；所述减震机构（9）设置在容纳箱（106）与第二凹槽（107）之间，包括活动板（901）、若干支撑脚（902）、若干连接杆（903）、若干减震弹簧（904）和固定板（905）；所述容纳箱（106）侧面和底面设置弹性层（108），所述容纳箱（106）受力后能够挤压弹性层（108）；所述连接杆（903）、减震弹簧（904）、支撑脚（902）一一对应设置；所述活动板（901）上表面紧贴所述容纳箱（106）的底面，所述活动板（901）外周均匀铰接连接杆（903）的上端，所述连接杆（903）的下端与支撑脚（902）的上端铰接，所述连接杆（903）与支撑脚（902）构成钝角，所述减震弹簧（904）连接支撑脚（902）和连接杆（903），所述支撑脚（902）下端竖直设置在所述固定板（905）上，所述固定板（905）固定设置在第二凹槽（107）底面。9.根据权利要求8所述的一种智慧城市垃圾处理系统，其特征在于：所述动力装置包括若干旋翼（10）、为每个旋翼（10）单独提供动力的若干动力电机以及若干支撑架（11），若干所述支撑架（11）对称设置在所述机体（101）上端，用于连接所述机体（101）和旋翼（10），所述动力电机设置在所述旋翼（10）下端，所述旋翼（10）活动设置在所述支撑架（11）上端。10.根据权利要求9所述的一种智慧城市垃圾处理系统，其特征在于：所述支撑脚（902）下端滑动设置在所述固定板（905）上；所述无人机（1）还包括喷气机构（12），所述喷气机构（12）包括若干喷气壳体（121）、若干压敏开关（122）、若干空气压缩器（123）、若干进气口（124）和若干出气口（125）；若干所述压敏开关（122）设置在固定板（905）内，并与每个支撑
脚（902）一一对应，当支撑脚（902）下滑时，能够触发压敏开关（122）；若干所述喷气壳体（121）与若干旋翼（10）一一对应设置，每组旋翼（10）下端设置一组喷气壳体（121），每组喷气壳体（121）内部设置一组空气压缩器（123）；若干所述进气口（124）设置在喷气壳体（121）上端；若干所述出气口（125）以喷气壳体（121）底面为中心向外倾斜设置在喷气壳体（121）下表面，且均匀分布，并设置出气阀；所述喷气壳体（121）一侧与支撑架（11）固定连接；所述喷气机构（12）与控制模块电性连接。

技术总结
本申请涉及一种智慧城市垃圾处理系统，一种智慧城市垃圾处理系统包括若干智能垃圾箱、云平台和若干无人机，若干所述无人机与云平台无线通信连接；所述智能垃圾箱包括停机坪、蓄电池、无线充电装置、箱体、太阳能充电板和两块支撑板；两块所述支撑板呈倒V字型设置在箱体上端，所述太阳能充电板和停机坪分别设置在两块支撑板上表面；所述无线充电装置设置在停机坪内；所述蓄电池设置在箱体内部，与太阳能充电板电性连接。本申请的一种智慧城市垃圾处理系统，利用无人机将未投放智能垃圾箱的垃圾重新投放入智能垃圾箱内，并能够监督公民正确投放垃圾，智能垃圾箱能够作为无人机的临时停放区，并给无人机充电，提高无人机的巡航能力。提高无人机的巡航能力。提高无人机的巡航能力。


技术研发人员：马冲
受保护的技术使用者：马冲
技术研发日：2022.11.29
技术公布日：2023/10/8