人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生越來(lái)越多的垃圾無(wú)法處理，然而垃圾是放錯地方的資源，通過(guò)實(shí)施垃圾分類(lèi)措施，可以變廢為寶，既處理了無(wú)法安置的垃圾，又節省了生產(chǎn)原料。但因各種原因，例如人們的環(huán)保意識不強和垃圾種類(lèi)繁多等，目前實(shí)際的情況是很多垃圾混合在一起，并沒(méi)有真正做到垃圾分類(lèi)。本文設計一套垃圾分類(lèi)系統，實(shí)現垃圾分類(lèi)的自動(dòng)化，可用于教學(xué)和演示，也可以作為實(shí)際垃圾分類(lèi)工程應用的雛形。

系統采用兩臺小型工業(yè)機器人、工業(yè)視覺(jué)識別系統、小型傳送帶、AGV小車(chē)、通用臺架等設備，自動(dòng)完成對分揀對象的傳送、識別、抓取、分揀和裝載等一系列任務(wù)，形成一條小型循環(huán)演示生產(chǎn)線(xiàn)。整個(gè)系統采用模塊化設計，可單獨分為機器人識別分揀系統和機器人上下料系統，每個(gè)分系統也可單獨進(jìn)行操作演示（如圖1所示）。

整個(gè)過(guò)程有如下幾步。第一步：傳送帶上傳送著(zhù)各類(lèi)物品，分揀機器人通過(guò)視覺(jué)控制系統識別分揀對象，將從傳送帶上抓取的物品放入相應的垃圾盒內。第二步：AGV小車(chē)載著(zhù)垃圾桶沿著(zhù)指定路線(xiàn)開(kāi)向下一個(gè)站點(diǎn)。第三步：AGV小車(chē)到位后，負責裝載的機器人抓取垃圾盒，將垃圾全部倒在振動(dòng)盤(pán)上，與此同時(shí)，AGV小車(chē)開(kāi)始將備用垃圾盒運回初始位置。第四步：振動(dòng)盤(pán)將垃圾逐個(gè)振出到傳送帶上，此時(shí)小車(chē)已回到原點(diǎn)，實(shí)現循環(huán)演示。

在智能分揀中，控制系統是核心部分，保證智能分揀各個(gè)組成部分的協(xié)調工作?？刂葡到y結構如圖2所示。

控制系統中，PLC作為中央控制系統，接收并處理視覺(jué)檢測識別系統、工業(yè)機器人和傳送帶編碼器發(fā)送過(guò)來(lái)的信號，控制系統的啟停和告知機器人執行相應的程序，控制整個(gè)系統的工作和循環(huán)。PLC接有人機交互的觸摸屏，觸摸屏主要負責系統各部分的參數設置、狀態(tài)顯示等。

需要一臺品牌為“ABB”、型號為IRB120-3/0.6的小型工業(yè)機器人作為分揀執行單元，負責將傳送帶上的物品依次撿取并分類(lèi)放入垃圾盒內?？刂戚S數為6軸；工作范圍為580mm；機器人重量為25 kg；載重為3 kg；重復定位精度為±0.01 mm。

另需一臺品牌為“FANUC”，型號為L(cháng)R Mate 200 iD的小型工業(yè)機器人作為裝載單元，負責將垃圾盒里的垃圾一次性全部倒在振動(dòng)盤(pán)上?？刂戚S數為6軸；工作范圍為717 mm；機器人重量為25 kg；載重為7 kg；重復定位精度為±0.02 mm。機器人尺寸圖如圖3所示。

視覺(jué)檢測識別系統主要包括支架、智能相機、鏡頭、光源和IO通信模塊，其中智能相機、鏡頭和光源安裝在工業(yè)機器人手腕端，IO通信模塊通過(guò)線(xiàn)纜與智能相機連接。

傳送帶的作用為接收振動(dòng)盤(pán)上掉落的垃圾，以可調的速度，將垃圾從FANUC機器人端運到ABB機器人端。根據機器人分揀操作速度、AGV小車(chē)循環(huán)一周時(shí)間及安裝臺尺寸，確定傳送帶相關(guān)參數如下：長(cháng)1 000 mm、寬175 mm，框架鋁板，皮帶1 mm，綠色，承重20 kg，速度為0～10 m/min，預留接口與機器人和控制系統通信。

當垃圾盒裝滿(mǎn)垃圾后，AGV小車(chē)將垃圾盒連同架子頂起，接著(zhù)運輸到垃圾中轉站。為了實(shí)現演示循環(huán)，本文設計了兩套垃圾盒及貨架。AGV小車(chē)將垃圾放下后，繼續移動(dòng)向前，將另一空垃圾盒及架子頂起，然后運輸到循環(huán)起點(diǎn)處?？紤]到場(chǎng)地何負載問(wèn)題，終選擇快倉公司的朱雀M15A小車(chē)，尺寸大小為620 mm×538 mm×221 mm，自重為78 kg，負載為150 kg，導航方式為激光導航，含頂升機構（如圖4所示）。

垃圾盒內的垃圾在傳輸的過(guò)程中混為一體，甚至疊加在一起，不利于攝像頭識別及機器手的抓取作業(yè)。因此，可以利用震動(dòng)盤(pán)將垃圾分散，依次振動(dòng)出去，有序傳輸到傳送帶上。振動(dòng)盤(pán)結構簡(jiǎn)單，只有一圈，將首個(gè)垃圾振動(dòng)出去的時(shí)間小于等于A(yíng)GV小車(chē)從中轉站到循環(huán)起點(diǎn)的時(shí)間。振動(dòng)盤(pán)出口向下傾斜，直接搭到傳送帶上方，防止垃圾掉落在傳送帶外面。

安裝臺面應有槽口，用于固定各設備，且方便調整設備在臺面上的位置。安裝臺應為兩個(gè)臺拼接而成，方便分離，實(shí)現每個(gè)工業(yè)機器人可單獨演示的功能。安裝臺內應有空間放置工業(yè)機器人的電控箱。安裝臺有滑輪，方便移動(dòng)。

本智能分揀系統已在實(shí)驗室安裝完成，用于演示與學(xué)習。