一种自动垃圾分类系统和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113441421A(43)申请公布日2021.09.28(21)申请号202110830394.3(22)申请日2021.07.22(71)申请人北京信息科技大学地址100192北京市海淀区清河小营东路12号(72)发明人张世卓吴细宝方玥刘琼史晓洁(74)专利代理机构北京律谱知识产权代理事务所(普通合伙)11457代理人孙红颖(51)Int.Cl.B07C5/34(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种自动垃圾分类系统和方法(57)摘要本发明涉及一种自动垃圾分类系统包括垃圾分拣容器、主控制器、子控制器、机械手模块、侧方位摄像头和俯视摄像头模块；垃圾分拣容器包括处理仓和至少一种垃圾桶，处理仓用于容纳待分拣垃圾，垃圾桶用于容纳各类型垃圾；机械手模块包括机械手，机械手设置在处理仓顶部；侧方位摄像头设置在处理仓侧壁中部；俯视摄像头模块包括两个可调焦摄像头，两个可调焦摄像头分别设置在处理仓顶部不相邻的位置；主控制器包括逻辑控制模块和神经网络模块；逻辑控制模块用于控制垃圾分类流程；子控制器与逻辑控制模块和机械手连接，控制机械手移动。本发明通过视觉识别和神经网络对可回收垃圾进行分拣，提高可回收垃圾回收效率，杜绝浪费。CN113441421ACN113441421A权利要求书1/2页1.一种自动垃圾分类系统，其特征在于，所述自动垃圾分类系统包括垃圾分拣容器、主控制器、子控制器、机械手模块、侧方位摄像头和俯视摄像头模块；所述垃圾分拣容器包括处理仓和至少两种垃圾桶，所述处理仓用于容纳待分拣的垃圾，所述垃圾桶用于容纳分拣后的各类型可回收垃圾；所述机械手模块包括机械手，所述机械手设置在所述处理仓顶部，能够在所述处理仓和垃圾桶的空间中移动；所述侧方位摄像头设置在处理仓侧壁中部，用于检测所述机械手位置的z轴坐标；所述俯视摄像头模块包括两个可调焦摄像头，两个所述可调焦摄像头分别设置在所述处理仓顶部不相邻的位置；所述主控制器包括逻辑控制模块和神经网络模块；所述逻辑控制模块用于控制垃圾分类流程；所述子控制器与逻辑控制模块和机械手连接，用于接收所述逻辑控制模块的指令，并依据指令控制机械手移动；所述神经网络模块与逻辑控制模块连接，所述神经网络模块包括双通道2D目标检测网络、三维机械手电机控制数据回归网络和物体识别网络；所述双通道2D目标检测网络用于识别垃圾类型及粗略定位；所述物体识别网络用于识别机械手抓取的垃圾类型；所述三维机械手电机控制数据回归网络包括独热编码器、控制数据全连接层和控制数据回归层，所述三维机械手电机控制数据回归网络用于输出机械手电机控制数据；所述独热编码器设置在所述控制数据全连接层和控制数据回归层前，所述独热编码器具有预设数量的切片，对待编码的参数乘以预设数量后取整数，将得到的整数对应的比特设为1，其余比特设为0，生成独热向量。2.根据权利要求1所述自动垃圾分类系统，其特征在于，所述机械手模块包括压力传感器和短焦摄像头；所述压力传感器与所述逻辑控制模块连接，用于感应所述机械手是否触碰到目标所述短焦摄像头设置在所述机械手底部，用于在所述机械手靠回去目标后近距离图像采集目标图像。3.根据权利要求1所述自动垃圾分类系统，其特征在于，所述机械手模块包括二维码；所述二维码设置在所述机械手顶部和侧面，用于为所述可调焦摄像头和侧方位摄像头获取所述机械手三维坐标和控制参数。4.根据权利要求1所述自动垃圾分类系统，其特征在于，所述双通道2D目标检测网络包含两个单通道图像区域建议网络，任一所述可调焦摄像头获取的图像分别对应一个单通道图像区域建议网络，所述单通道图像区域建议网络包含区域建议模块、卷积层、全连接层和回归层。5.根据权利要求4所述自动垃圾分类系统，其特征在于，所述双通道2D目标检测网络对所述处理仓中可分拣垃圾标记先验框，并最终选取置信度高于80％的先验框。6.根据权利要求5所述自动垃圾分类系统，其特征在于，获取所述置信度高于80％的先验框的左上和右下顶点坐标；依据所述顶点坐标中横坐标或纵坐标由小至大的顺序对所述置信度高于80％的先验框进行排序。7.根据权利要求6所述自动垃圾分类系统，其特征在于，两个所述可调焦摄像头分别对2CN113441421A权利要求书2/2页所述置信度高于80％的先验框重新对焦，并分别获取焦距参数。8.一种用于权利要求1‑7所述自动垃圾分类系统的自动垃圾分类方法，其特征在于，所述自动垃圾分类方法包括以下步骤：步骤1：自动采集垃圾样本数据，并通过样本数据对神经网络进行训练及校准机械手控制参数；步骤2：通过训练后的神经网络数据对垃圾进行逐个识别，并进行分类分拣。9.根据权利要求8所述自动垃圾分类方法，其特征在于，在步骤1中，还包括