公共場所飲料瓶自動回收裝置的設(shè)計與研發(fā)

周云菁　劉若竹　林開文

摘 要：現(xiàn)代社會飲料的產(chǎn)量和消耗量非常的龐大，飲料瓶充斥在公共場合的各個角落，飲料瓶的處理無疑帶來了很大的環(huán)境、經(jīng)濟和社會問題。這些現(xiàn)狀使我們對于飲料瓶回收的研究迫在眉睫。研發(fā)一種能自動識別各種飲料瓶，將其分類回收，同時能給人們返利，鼓勵大家環(huán)保的智能飲料瓶回收機研究與開發(fā)就很有必要性。本項目旨在利用研發(fā)的這種智能飲料回收機減少飲料瓶隨意丟棄帶來的白色污染、水源和土壤污染，讓廢飲料瓶得到最大限度的循環(huán)再利用。同時，通過返利鼓勵市民將空瓶投進智能回收機，正確回收生活垃圾、增強環(huán)保意識、形成節(jié)能環(huán)保的良好社會風(fēng)氣，進而獲得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

關(guān)鍵詞：飲料瓶回收；自動回收裝置設(shè)計；節(jié)能環(huán)保；循環(huán)經(jīng)濟

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.199

1 研究的背景和意義

1.1 研究的背景

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展和人們生活水平的提供，飲料成為人們生活中不可或缺的一種商品，飲料的產(chǎn)量和消耗量都非常的龐大，在人們盡情享受飲料帶來的爽朗心情的同時，飲料瓶的處理無疑帶來了很大的環(huán)境、經(jīng)濟和社會問題。遍地充斥著的飲料瓶不僅造成了環(huán)境污染、市容破壞，同時也是一種極大的資源浪費。這些現(xiàn)狀使我們對于飲料瓶回收的研究迫在眉睫。

同時，飲料瓶難以分解。這樣如何回收利用這些飲料瓶成為一個亟待解決的問題。研發(fā)一種能回收飲料瓶，鼓勵大家環(huán)保的飲料瓶回收裝置的研究與開發(fā)就很有必要性。

1.2 研究的意義

本項目旨在保護環(huán)境，節(jié)約資源，讓廢飲料瓶這一“城市礦產(chǎn)”得到最大限度的循環(huán)再利用。 在學(xué)校、商場、公共場所、旅游景點等人口密集的地方，每天所產(chǎn)生的飲料瓶不計其數(shù)，如果進行合理的回收，既節(jié)約資源，又保護環(huán)境，我國已逐漸進入老齡化社會，人力資源正逐步短缺，可以節(jié)省勞動力，減輕保潔員的勞動強度，這樣通過機器換人，可以收到了良好的社會經(jīng)濟效益。同時，鼓勵市民將空瓶投進飲料瓶自動回收裝置，增強環(huán)保意識、形成節(jié)能環(huán)保的良好社會風(fēng)氣，同時獲得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

雖然目前市面上也存在一些類似的對飲料瓶進行回收裝置，但是這些產(chǎn)品都存在諸多的問題：

（1）回收種類單一，很難達到全面綠色環(huán)保的目的。

（2）識別困難，操作過于復(fù)雜，不便于在人們生活節(jié)奏較快且人流量較大的迅速完成回收動作，這樣會導(dǎo)致人們因嫌太過繁瑣而不愿采用此種環(huán)保的回收方式。

（3）設(shè)備經(jīng)濟性、實用性差，功能簡單，成本較高，無法推廣。

（4）存滿后不能及時發(fā)出預(yù)警信號通知清潔人員前來處理。

（5）沒有將節(jié)能環(huán)保的宣傳工作融入其中。

基于上述現(xiàn)狀，本文想從這些方面進行突破，創(chuàng)新研究，設(shè)計一種全新的飲料瓶自動回收裝置，為以后飲料瓶回收裝置的智能化、網(wǎng)絡(luò)化、產(chǎn)業(yè)化奠定堅實的基礎(chǔ)。

3 研究開發(fā)內(nèi)容

本文旨在研發(fā)設(shè)計一種飲料瓶自動回收裝置：

（1）使該回收裝置能夠自動識別金屬制易拉罐、塑料飲料瓶、玻璃飲料瓶和紙質(zhì)飲料瓶，便于對多種飲料瓶進行自動分類回收。

（2）利用結(jié)構(gòu)對飲料瓶進行處理分類儲存，存滿后自動預(yù)警。

（3）鼓勵人們以新的生活方式，來節(jié)約資源。

（4）該裝置上再配上一個顯示屏進行播放一些公益廣告，引導(dǎo)和鼓勵大家形成良好的生活習(xí)慣，以獲得良好的社會效益。

4 研究方案、技術(shù)路線及預(yù)期技術(shù)指標

4.1 研究方案、技術(shù)路線

本文采用先進行總體方案設(shè)計；然后進行各關(guān)鍵功能部件設(shè)計，即：飲料瓶自動識別系統(tǒng)設(shè)計、飲料瓶自動擠壓系統(tǒng)設(shè)計、飲料瓶自動分類存儲系統(tǒng)設(shè)計、回收裝置自動返幣系統(tǒng)設(shè)計、回收裝置節(jié)能環(huán)保宣傳視頻播放系統(tǒng)設(shè)計；最后再進行具體空間布局及總體裝配設(shè)計的研究方案和技術(shù)路線。

具體的研究方案和技術(shù)路線如下：

（1）進行飲料瓶自動回收裝置的總體設(shè)計，給各個關(guān)鍵功能部件進行總體的空間布局。

（2）設(shè)計飲料瓶的自動識別裝置，使回收裝置能夠利用各種傳感裝置識別金屬制易拉罐、塑料瓶、玻璃瓶等不同類型的飲料瓶，已達到為分類存儲做前期準備的目的。

（3）運用氣動技術(shù)、步進電機、伺服電機等機電設(shè)備通過精巧的結(jié)構(gòu)設(shè)計和運動控制技術(shù)對設(shè)計飲料瓶的擠壓、排空裝置，將其壓扁，以達到合理利用空間的目的。

（4）運用位置控制技術(shù)對已識別、處理好的飲料瓶按類別不同進行分區(qū)存儲，以方便日后的回收循環(huán)再利用。

（5）設(shè)計自動出幣機構(gòu)，該機構(gòu)可以根據(jù)回收的飲料瓶給投送者一定數(shù)額硬幣的回報。

（6）設(shè)計飲料瓶自動回收裝置存儲量檢測系統(tǒng)，飽和后自動報警，通知清潔員清理。

（7）進行識別、擠壓、分類存儲、返幣等各關(guān)鍵性功能部件空間布置及裝配設(shè)計已達到最優(yōu)的設(shè)備空間利用。

4.2 預(yù)期技術(shù)指標

本文通過深入的研究、設(shè)計、開發(fā)期望達到以下技術(shù)指標

（1）飲料瓶自動回收裝置一次能容納飲料瓶共計300個左右。

（2）飲料瓶自動回收裝置至少能識別金屬易拉罐、塑料瓶、玻璃瓶三種飲料瓶，識別時間不超過15s。

（3）飲料瓶自動回收裝置能夠?qū)︼嬃掀康蕊嬃掀窟M行擠壓等預(yù)處理后分類分區(qū)存儲。

（4）飲料瓶自動回收裝置能夠根據(jù)回收的不同種類的飲料瓶給投送者一定數(shù)額硬幣的回報，并通過自動出幣機構(gòu)返利給飲料瓶投送人，反應(yīng)時間不超過15s。

（5）飲料瓶自動回收裝置存儲飽和后能夠進行預(yù)警，通知保潔人員前來取出飲料瓶。

5 預(yù)期經(jīng)濟及社會效益

隨著我國高等教育受眾人數(shù)增多，校園內(nèi)部廢棄飲料瓶的數(shù)量不斷增大，在大學(xué)校園內(nèi)針對廣大師生群體使用的飲料瓶回收裝置必然會得到大力支持，市場前景可觀。按一個學(xué)校在校生有8000人，每天產(chǎn)生的飲料瓶在2000個左右，按每個飲料瓶0.1元，每天的回收收益將達200元，一年的回收收益可達7萬余元。同時，現(xiàn)在的人們喜歡出去旅游，車站旅游景區(qū)人流量都是很大的，面對如此大的人流量，產(chǎn)生的空飲料瓶將會更多，利用飲料瓶自動回收裝置回收這些空瓶，并將其轉(zhuǎn)入正確的循環(huán)流通渠道，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益將會更為可觀。

我國已逐漸進入老齡化社會，人力資源正逐步短缺，飲料瓶自動回收裝置放在高校、車站等公共場合對飲料瓶進行回收，每臺飲料瓶自動回收裝置保守估計每年可以減少2個保潔員的勞動力，如果說按照每個保潔員月薪2500元人民來算，那么一年至少可以省下6萬元人民幣的支出，同時可以減輕其他保潔員的勞動強度，這樣通過機器換人，也收到了良好的經(jīng)濟及社會效益。

6 結(jié)束語

在新型的社會發(fā)展背景下，我們的飲料瓶自動回收裝置孕育著綠色、環(huán)保循環(huán)經(jīng)濟的理念，將節(jié)能、環(huán)保意識深入人心，通過自動回收飲料瓶，能有效減少了社會上飲料瓶隨意扔棄現(xiàn)象。通過飲料瓶自動回收裝置給予一定的金額反饋，將激勵人們綠色、節(jié)能、低碳的環(huán)保行為，讓整個社會公共場所環(huán)境衛(wèi)生顯著提高、社會文明程度大幅度上升。飲料瓶的自動回收又能起到機器換人，節(jié)省勞動力的良好經(jīng)濟、社會效益。在這些巨大效益的帶動下，飲料瓶自動回收裝置必將向著智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展，通過物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)智能識別、回收、返利和遠程管理，最終實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，并成為智慧城市中必不可缺的重要一環(huán)。

參考文獻：

[1]孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理（第七版）[S].北京：高等教育出版社，2006.

[2]濮良貴，紀名剛.機械設(shè)計（8版）[S].北京：高等教育出版社，006.

[3]曲繼方，安子軍，曲志剛.機構(gòu)創(chuàng)新原理[S].北京：高等教育出版社，2001.

[4]《實用機械設(shè)計手冊》編寫組. 實用機械設(shè)計手冊[K].北京：機械工業(yè)出版社，1994.

[5]林瑞光.電機與拖動基礎(chǔ)（第二版）[S].杭州：浙江大學(xué)出版社，2010.

[6]S7-200 SMART系統(tǒng)手冊[K].西門子公司，2013.

[7]亞德客產(chǎn)品綜合型錄[Z].寧波：亞德客國際集團，2015.

作者簡介：周云菁（1994-），男，?？疲?研究方向：機電一體化。