“卫生助手”——智能迷你自动翻盖垃圾箱的设计与制作

　　垃圾箱是生活中的日常用品，随着环保意识和审美水平的提高，人们更加注重物品的美观和实用性，所以垃圾桶也向着“小巧”和“智能化”方向发展。

　　有时我们会在桌面上放一个小巧可爱的迷你垃圾箱，如果手一伸，盖子就能自动打开该多好啊。让我们一起动手实现这个设想吧。

　　一、总体设计

　　总体结构主要由小箱体、翻盖舵机、控制器和红外传感探测装置组成，当人的手或物体接近投料口（感应窗）约15cm至30cm时，垃圾箱盖自动开启，待垃圾投入3秒左右后箱盖自动关闭，人、物无需接触垃圾箱，通过红外传感器的信号输入使控制器做出判断，控制执行机构即翻盖舵机进行翻盖和闭盖动作，完成预定任务。

　　二、硬件电路设计

　　控制器采用市售中鸣机器人的套件。该机器人控制模块（RCU）好比机器人的“大脑”，指挥机器人实现各种功能。“大脑”初期是空白状态，需用配套软件《RoboEXP》机器人快车V3.0的编程知识“灌输”它，引起它对外界复杂环境的观察和思考，并做出相应反应，完成各种动作！利用功能强大的X-RCU控制器完成翻盖和合盖的动作，真可谓是小菜一碟。

　　X-RCU控制器有众多接口，可任意接插各类传感器和电子配件。我接上了两个红外传感探测装置，让垃圾箱能感知周围环境；又接上动作执行装置即舵机，使之能“善解人意”地等待主人的召唤，主人一伸手要丢东西，它就马上打开盖子，提供温馨服务。

　　现在各种数字化信息的采集，都必须借助传感器，它的作用是把需要的某种信息以控制器能熟悉处理的信号输出来。红外信号的传感器品种很多，技术也很成熟，我采用常见市售的红外发射和红外接收为一体的成品来实现红外信号的采集。

　　红外传感器感应到物体时输出0，未感应到时输出1，可直接与3V和5V单片机IO口相连，感应距离为2cm到30cm，距离远，抗干扰能力强。频率调节电位器用来调节红外发射管的载波频率，因为一体化接收头要在特定的38KHz载波频率时才最灵敏。

　　将502电阻顺时针调到尽头（也就是将发射管的亮度调到最大），对准白色墙调103电阻，一直调到感应距离最远为止，这样传感器就能在最佳状态工作了。

　　三、程序设计

　　程序设计较为简单，控制器通过循环语句，不断检测红外光是否被接收到，进而做出判断。若传感器输出值为1，表示有手或物体接近垃圾箱，由舵机的运转带动箱盖打开，延时3秒后，再由舵机反转90毅，合上盖子。

　　参照《RoboEXP》机器人快车V3.8图形化软件，直观而简便，流程图如图2所示。流程图在汇编语言和早期的BASIC语言环境中能够得到应用。

　　用《RoboEXP》机器人快车V3.8图形化软件新建一个应用程序，如图3所示。在打开的硬件信息表中，添加硬件实例，再定义所有用到器件的端口。

　　整个程序编译完成后，通过下载线下载到控制器中即可。

　　四、制作过程

　　准备好上述工作后，就可以开始制作了。

　　先将准备好的小垃圾箱盖子取下，在适当位置打好小孔，用小L型连接片将盖子与舵机连接，使之能配合开合。将舵机在箱体适当位置固定，使之能开合自如，将控制器通过长螺丝与箱体一侧连接好。

　　根据程序所设定的硬件定义端口，连接电路，将红外传感器固定在箱体前端，调整到最佳状态。如果有3个传感器，分别按120毅放置在箱体左右范围，感应效果就更完美了。

　　这样，“善解人意”的智能迷你自动翻盖垃圾箱就做好了。当手在传感器上方15cm左右时，箱盖就能自动打开，方便丢垃圾，3秒后它又会自动合上盖子。

　　伴着舵机转动的唧唧声，使用者一定会心生感叹：真是主人的卫生好帮手。

　　文 浙江省安吉高级中学 汪文峰

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