项目名称基于神经网络的垃圾分类装置.docx
项目名称：基于神经网络的垃圾分类装置负责人：陈国栋一、项目进展情况及取得成果2023.05-2023.06项目立项，查阅相关资料，提出总体设计方案。2023.06-2023.09开发神经网络搭建的模型视觉识别模块、中央控制模块、红外传感器及屏幕显示模块部分，并对各个模块功能进行编写和调试。模块功能整合，联合调试，完善设计，出品样机，机械制图。加工、更新工程样机模型、调试、改装、优化、系统测试。参加第十五届“西门子杯”中国智能制造挑战赛并获华东一赛区二等奖2023.10-2023.12参加全国3D大赛14周年精英联赛数字工业设计大赛并获福建省一等奖参加中国大学生工程训练综合能力竞赛并获“智能+”赛道生活垃圾智能分类赛项银奖二、项目中期报告1、项目进展情况（1）研究工作内容项目通过查阅校图书馆书籍、知网数据库论文及期刊等资源获取论文相关信息，设计制作一款“基于神经网络的垃圾分类装置”，垃圾分类装置拟采用视觉神经网络模块进行垃圾种类识别，通过Arduino单片机、传感器等电子元器件,配合导向滑道机构、线拉动投放平台机构实现智能化、自动化的垃圾分类。该装置预计推广到大街小巷、小区和学校等公共区域。本项目拟通过开源硬件，传感器技术等实现垃圾分类。项目研究设计的内容主要包括以下几个方面：视觉识别智能垃圾分类装置的机械结构设计与优化该垃圾分类装置的投放平台机械结构计划采用线拉动投放平台机构（如图1）,该机构由一个直流减速电机和一个圆形拉线盘以及一片平板和两根归位弹簧组成，当主控板控制驱动直流减速电机后，带动圆形拉线盘转动，此时直流减速电机得电后的拉力大于弹簧的拉力，所以可带动圆形拉线盘使滑动平板移动完成开盖动作。当该直流减速电机失电后，由于滑动平板上弹簧的拉力大于电机失电后的拉力，故弹簧将滑动平板拉回原位。该垃圾分类装置的分类机构计划采用导向滑道机构（如图2）,该机构是由一个42步步进电机和滑道导轨平台组成，当主控板控制驱动器驱动42步进电机后，转动一定的步数后，位于步进电机上方舵机等待步进电机转到一定角度后转动一定度数使滑道导轨平台转动从而使垃圾掉落。图2线拉动投放平台机构图3导向滑道机构基于视觉识别的智能分类垃圾桶的中央控制模块设计该垃圾分类装置控制核心预计是由Arduino单片机构成的中央控制模块，它就像整个垃圾桶装置的大脑。识别结果的接收、满载情况检测、投放平台、分类机构旋转等一系列动作计划都由中央控制模块统一协调完成。此外，中央控制模块还可以通过电脑端进行互联，真正意义上做到物联网的效果。视觉引导的垃圾分类装置的视觉识别模块设计该部分预计由英伟达JetsonXavierNX微型计算机智能视觉叠加Arduino单片机构成，通过英伟达JetsonXavierNX微型计算机配合工业摄像头作为垃圾分类的视觉识别系统识别垃圾，与ArdUinO通信，实现垃圾桶的运转，精准快速识别垃圾类型并做出反馈。视觉引导的垃圾分类装置的传感器设计该部分设计预计采用红外漫反射光电红外传感器。使用该传感器的漫反射红外灵敏度高、检测距离调节方便、成本低、耐冲击等特点，辨别是否有物体的遮挡，判定下一步操作:是否垃圾是否在投放平台上串口屏显示投放信息串口屏不显示投放信息导向滑道机构旋转导向滑道机构不动线拉动平台机构工作线拉动平台机构停止工作各垃圾桶是否满载垃圾桶停止工作垃圾桶工作串口屏显示满载信息串口屏不显示满载信息视觉引导的垃圾分类装置的显示模块设计该部分设计预计采用串口屏+小喇叭。当触碰红外漫反射光电传感器，通过中央控制系统反馈信号给串口屏，以此来进行识别及分类结果的监测与播报，显示垃圾名称、类型及满载情况。(2)组员分工情况陈国栋：负责视觉模块研发，负责程序优化部分以及样机检测检修部分。古兴隆：负责智能垃圾桶整体结构设计，机械三维制图及渲染部分，材料购买及机械加工部分。周小钮：负责软件程序编写，文书部分及整体外观结构的设计部分。资料的收集，方案设计，样机的调试由3人共同负责，制作过程中互帮互助。(3)阶段性成果通过指导老师的指导与查阅相关资料，本团队基本已完成该项目，并将该项目参加第十五届“西门子杯”中国智能制造挑战赛、全国3D大赛14周年精英联赛数字工业设计大赛、中国大学生工程训练综合能力竞赛，并获得第十五届“西门子杯”中国智能制造挑战赛华东一赛区二等奖、全国3D大赛14周年精英联赛数字工业设计大赛福建省一等奖、中国大学生工程训练综合能力竞赛“智能+赛道生活垃圾智能分类赛项银奖。达到了预期效果。2、现状及存在的主要问题及对策存在问题：融资难原因：产品设计目前规模较小，各个项目的开发都需要资金的支持，而作为学生融资渠道少，融资金额小导致产品融资困难。对策：寻找融资人，通过增加股东的方式来增加资金。存在的问题：外观不够美观原因：由于产品设计者多为学生，资金有限,对产品的外观的设计缺乏美观。对策：自学外观设计，设计合理、美观的外观三、经费使用明细情况项目获批总经费（元）：2000已使用项目研究经费（元）:1700已报销金额（元）：0未报销金额（元）：1700项目经费开支情况名目用途金额（元）备注论文版面费无0无费专利申请费无0无调研、差旅费用于实地调研200无打印、复印费材料打印、复印100无资料费书籍购置200无试剂等耗材费无0无元器件、软硬件测试、小型硬件购置费用于购买控制模块、传感模块、铝型材等材料1200无其他无0无四、项目后期具体工作计划后期主要把工作重心放在论文的撰写，主要工作包括确定论文框架，对前期所获取的相关信息进行系统的梳理及筛选，将相关的信息融入论文的专业，希望通过对小组成员的分工配合并圈成员的工作任务，使得项目能够如期进行。五、指导教师意见（包括项目的组织实施、进度、预期效果、经费使用等情况）项目团队针对垃圾分类的问题，参考了许多研究资料，设计了一种基于神经网络的垃圾分类装置，选题具有较大的实际应用价值。项目计划安排合理，积极配合老师的指导，合理使用项目经费，根据立项研究计划和安排完成了产品的主要设计,且获得了第十五届“西门子杯”中国智能制造挑战赛华东一赛区二等奖、全国3D大赛14周年精英联赛数字工业设计大赛福建省一等奖、中国大学生工程训练综合能力竞赛”智能+赛道生活垃圾智能分类赛项银奖成果。项目是对学生所学专业知识的延续，符合学生专业发展方向，提高了学生的专业综合素养,达到了提高学生创新性、专业技能等综合能力的目的。
