| 标题 | 智能垃圾分类回收机专利技术综述 |
| 范文 | 秦鹏+石夫雨+孟嘉琪 摘 要：垃圾分类的意义不言而喻，对垃圾进行分类回收，可以减少占地，减少环境污染，同时变废为宝实现资源化，本文旨在对智能分类垃圾回收机领域进行专利技术分析和梳理以为垃圾分类这一巨大的民生工程提供一定的技术参考。 关键词：垃圾；分类；分选；智能；回收；再生；再利用；资源化 中图分类号：R124 文献标志码：A 1 国内外专利申请量趋势 （1）国外申请量趋势：1974年-1990年处于起步萌芽期，1990年-1992年，技术生长率呈上升趋势，专利申请量急速增长，1992年达到了最高峰；而后部分回落震荡，在2002年达到又一个高峰，而后又部分回落震荡，在2012年达到一个小高峰之后，申请量下降至较少水平，说明1992年-2012年是该领域发展的黄金时期，2012年此后处于饱和稳定期；1990年-1994年，德国和美国申请占主导地位，推定是该时段技术发展的主要领军国，到1999年-2003年，日本成为主力申请国，德国和美国所占份额大幅下降，推定在该时段，日本是主要领军国。 （2）国内申请量趋势：我国该领域的申请始于1992年，起步较晚，同时期已经是国外发展的鼎盛时期，这与我国的专利制度建立较晚有一定的关系，从2008年开始，呈现不断上升的趋势，说明该领域进入高速发展期，这也与国家对于环境保护、资源再利用的大力提倡和政策引导有关。 （3）原创国申请趋势：说明该项技术的该国家的市场份额及发展价值越大。通过对所检索到的专利文献目标国进行统计分析，排名靠前的国家依次为日本、德国、美国、英国、法国等，尤其是日本，所占份额较大，依次达到了18%，15%，13%，13%，11%，这与这些发达国家对于垃圾分类的国家层面的提倡和强制实施是密不可分的，国家层面的重视与推广才是发明创造最大的源生动力。 （4）国内申请人所处省市趋势：申请量较高的省市都是一些发展速度快、人口密度大、经济发展速度较快的地方，如北京、江苏、深圳、浙江、上海等，根据环保部发布的报告，2015年，全国246各大中城市生活垃圾产生量约为18564万t，其中北京最高，为790.3万t，位列其后的是上海、重庆、深圳等，因为这些地方的垃圾产量很大，技术问题更严峻更突出，也就更促进了为解决该问题所应运而生的发明创造。 2 专利技术脉络分析 第一，智能化程度越来越高：从最开始的人工式，到发出提醒的半自动式，再到感应式，其中感应式按照感应方式可分为材质、颜色、成分、重量、尺寸等方面的识别，再到加载多方面信息的溯源码的识别；按照操作方式可分为滑道式和机械手；最后发展成智能化程度很高的全自动小型机器人型；这也是该领域最重要的发展方向。 第二，精细化程度越来越高：从同级的横向细分，例如将垃圾分为有机垃圾、金属、塑料、废纸等不同类型，到逐级的纵向分类，例如，将塑料分为可降解的和不可降解的，金属瓶体分为铁瓶和铝瓶等，同一类别逐级分级，层层深入细化，再到横向分类和纵向分类相互结合，便于对各分支进行针对性地回收处理，提高资源利用率。 第三，集成化程度越来越高：随着技术的发展，垃圾分类回收机已经不是单纯的垃圾回收贮器，而是能够集成多种其他附属功能的一体化系统，例如，可以集成垃圾处理装置对垃圾进行预处理；常见的处理方式有压缩、破袋、破碎，减量化、固液分离、废气处置等，还可以设置奖惩措施激励正确分类的热情以及分类知识培训和推广工作。 1990年以前，最开始的垃圾分类，全靠人工识别，投递进属于不同垃圾类型的腔室中，智能化程度很低，1990年开始出现半自動化的垃圾分类回收机，即像DE3011527A1这类，人工启动垃圾类型的触发器，系统提示对应的垃圾投放口，随即由各个通道落入相应的收集不同类型垃圾的贮器中。半自动的通道式后期衍生出一个小的技术分支，例如，US5031829A和FR2691384A1等多篇文献均是在提示投放口的基础上，下方垃圾贮器改进成旋转对接；JPH082611A 1996在提示投放口的基础上，通道下方设置可旋转的导流管对接下方垃圾贮器，对接的方式更灵活。 1990年-2003年是该领域发展的一个黄金时期，感应式的垃圾分类回收机发展迅速，主要涉及滑道式和机械手两种类型。其中，滑道式分为固定滑道如倾斜式滑道，以及移动式滑道如输送机等，通过在滑道上同级依次布置多个感应识别装置，依次对垃圾进行分类识别，或者在滑道上逐级依次设置多个感应识别装置逐级对垃圾进行分类识别，例如，DE3905231A1，在输送带上方设置多个颜色感应器，通过电连接的推出器其放置的垃圾送入指定的贮器，人工只需将垃圾放在指定位置，即可实现同级自动感应分类；WO99/02430A1通过倾斜滑道上依次设置的密度分离、金属分离、磁性分离、粒径分离进行多级逐步分离。但是滑道式相对而言，操作灵活度不高，分类效率不高。随后，2002年间出现的机械手类型，它所依靠的智能程序和传感器阵列则比较先进，能够识别不同的材料；机械手是模仿人的手部动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置。例如，KR20020003087A 、EP1415937A1、CN106607925A等，通过移动的机械手结合感应识别装置，将垃圾运送至对应的贮器；机械手式，灵活自由度得以提高，但机械手部件繁多，例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统结构复杂，存在需要定期检修维护的技术问题。 2003年之后步入信息化时代，机械手控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，致力于操作者与机器的人机交互控制；同时，机械结构向模块化、可重构化发展，便于标准化、网络化，器件集成度得以提高，因而更智能更便携；例如，US2004133484A ，JP2007015055A ，JP2010120141A的智能分类机器人，结合了计算机视觉、机器学习和人工智能来操纵同动机械手臂，完成垃圾拣选工作，人工智能系统借助金属传感器、3D激光扫描和光谱分析摄像机的实时数据，学习分拣回收垃圾。随后，利用物联网和云计算，以垃圾分类容器智能硬件设备结合管理云平台的模式开始出现，例如，US2008044077A1，对所要分类的物品进行全景扫描，将相关数据输入智能处理单元形成物联网，通过交互界面实现智能化操作。 综上所述，从开始的纯人工分类到利用触发按钮等的半自动分类；再到感应式分类，采用固定滑道或移动滑道和机械手的方式；再到后面集成了模块化、人工智能化的机器人分选；以及集成了互联网和云平台的智能分类手段；分类手段越来越智能化、集成化，极大地提高了人工操作的便利性和时效性。 结语 垃圾分类现阶段仍然面临巨大的挑战：首先，垃圾成分越来越复杂多样，各个地区地理自然条件、资源状况、回收利用废弃物的能力、经济发展状况、居民生活习惯、经济与心理承担能力各不相同，垃圾分类回收应当结合实际情况，因地制宜；其次，垃圾分类标准应当是动态的，随着社会的发展和科技的进步，不断更新不断完善垃圾分类制度，例如，当前存在的各种电子垃圾；要加快建立分类投放、分类收集、分类运输、分类处理的垃圾处理系统，形成以法治为基础、政府推动、全民参与、城乡统筹的垃圾分类制度，努力提高垃圾分类制度覆盖范围。 参考文献 [1]孙晓杰，王洪涛，陆文静.我国城市生活垃圾收集和分类方式探讨[J].环境科学与技术，2009（10）：201-202. |
| 随便看 |
|
科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。