一種校園快遞箱回收裝置的設(shè)計(jì)*

柳海兵 馬世文 林奇陽

北方民族大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 寧夏 銀川 750021

引言

近年來，現(xiàn)代年輕人對(duì)網(wǎng)上購物的需求量日漸增大，快遞行業(yè)迅猛發(fā)展。因?yàn)榫W(wǎng)上購物的選擇性很多，可以貨比三家找到便宜又適合自己的商品，真正做到足不出戶就可以買到自己想要的東西，現(xiàn)代網(wǎng)上購物量甚至已經(jīng)碾壓了實(shí)體店購物量，但是網(wǎng)上購物的商品要經(jīng)過漫長的路程才能到達(dá)自己的手中，必不可少的就是包裝盒了，一些易碎的物品更是要更加細(xì)心和精致的包裝。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年9月快遞業(yè)務(wù)量預(yù)計(jì)完成76億件，收入達(dá)764億元?？爝f的業(yè)務(wù)量暴漲伴隨著紙箱資源的浪費(fèi)和環(huán)境問題的突出，校園快遞箱的智能回收是解決這一問題的重要方式和發(fā)展方向[1]。根據(jù)調(diào)研，保守估計(jì)每天每個(gè)校園將產(chǎn)生1000件紙箱，這些紙箱大多都被隨意丟棄，垃圾桶和垃圾箱旁紙箱堆積隨處可見[2]。目前針對(duì)物流行業(yè)中的包裝問題，國內(nèi)外的紙箱包裝均發(fā)展迅猛[3-4]，根據(jù)實(shí)地考察，大量快遞箱的產(chǎn)生與堆積，影響校園外觀，對(duì)紙箱的利用率低，垃圾箱附近由于紙箱占用空間大導(dǎo)致散落的垃圾隨處可見無人清理，隨著物流業(yè)的日漸發(fā)展這種現(xiàn)象會(huì)更加嚴(yán)重。

我們國家還沒有建立完善的快遞垃圾回收管理體系，快遞箱回收利用率低資源浪費(fèi)嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，快遞包裝箱的回收成本高，快遞包裝盒在中國的回收利用率還達(dá)不到20%，而在一些發(fā)達(dá)國家，紙箱類回收利用率達(dá)45%左右。大量快遞箱的產(chǎn)生與堆積，影響校園外觀，對(duì)紙箱的利用率低，環(huán)境的污染問題也日漸增重，智能手機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的普遍運(yùn)用，網(wǎng)購慢慢取代了以前的實(shí)體購物。網(wǎng)購成交數(shù)量驚人，也就造成了快遞盒浪費(fèi)情況。為提倡低碳環(huán)保，建設(shè)綠色環(huán)境和諧校園，讓快遞包裝再次煥發(fā)出新活力。所以推行“校園快遞箱回收”項(xiàng)目，把廢棄的快遞箱重新利用，減少浪費(fèi)，推進(jìn)“綠色快遞”的行程。本文提到的設(shè)計(jì)主要是解決紙箱占用空間大，在回收利用中耗費(fèi)的運(yùn)輸成本大導(dǎo)致回收效率低下的問題，將快遞紙箱包裝進(jìn)行粉碎打包起來便于下一步的回收，推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展的綠色的模式。

針對(duì)以上問題，本文提出了一種快遞紙箱自動(dòng)回收裝置的設(shè)計(jì)，分為3個(gè)步驟：第一步驟是圖像識(shí)別與稱重。利用圖像識(shí)別裝置，分析識(shí)別物品類型，通過識(shí)別物體的大致形狀，來獲取紙箱的尺寸信息，并將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)完成后續(xù)相關(guān)處理；采用稱重設(shè)備、接線盒、信號(hào)變換電路，實(shí)現(xiàn)快遞箱的稱重；通過濕度傳感器測量濕度，利用物體質(zhì)量與濕度來確定紙箱價(jià)格。第二是傳送與粉碎。通過履帶傳送把紙箱壓扁輸送到兩個(gè)滾輪之間進(jìn)行粉碎。利用單片機(jī)、傳感器、伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制和識(shí)別系統(tǒng)控制等。第三是打包。粉碎后的紙箱碎屑通過傾斜擋板劃入液壓機(jī)內(nèi)，再通過液壓機(jī)構(gòu)和壓力傳感器將碎紙屑?jí)簩?shí)打包。

1 整體設(shè)計(jì)方案

圖2 回收裝置另一側(cè)面

該裝置的工作流程上遵循著“識(shí)別-稱重-傳送-粉碎-打包”的順序。當(dāng)快遞投入裝置時(shí)，首先通過平臺(tái)上的電子秤稱重，圖形識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別，濕度測試儀測濕獲得數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理器，用以判斷用戶所投物是否符合要求，如果數(shù)據(jù)符合要求，處理器給控制器發(fā)送指令。否則報(bào)錯(cuò)，系統(tǒng)提示用戶所投物體不符，請(qǐng)檢查后重試?？刂破鹘邮盏秸_指令后驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)帶動(dòng)絲桿旋轉(zhuǎn)，將紙箱下落至傳送裝置，通過傳送擠壓落入粉碎裝置粉碎，然后紙屑下落至壓縮箱里壓縮，當(dāng)回收的紙箱達(dá)到一定數(shù)量時(shí)會(huì)進(jìn)行統(tǒng)一打包如圖1所示。

圖1 回收裝置側(cè)面圖

打包好的垃圾減少空間占用，減輕工人的工作負(fù)擔(dān)，提高回收效率，美化了周邊環(huán)境，能方便運(yùn)輸，減少了運(yùn)輸過程中的資源浪費(fèi)，減少了垃圾箱對(duì)環(huán)境的污染。該裝置回收的主要目的是解決紙箱回收中的紙箱占用空間大不易運(yùn)輸問題，通過機(jī)械裝置將比較簡單的人工工作機(jī)械化，減輕工人的勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化的系統(tǒng)回收。

2 傳送與粉碎裝置

傳送與粉碎裝置主要有兩種的功能。當(dāng)被投入的紙箱被進(jìn)行稱重識(shí)別后，達(dá)到回收標(biāo)準(zhǔn)的被送入到傳送機(jī)構(gòu)中，如圖3所示，其原理為利用滾軸帶動(dòng)柔性皮帶，皮帶上應(yīng)布有橫紋，用于增大摩擦。在傳送過程中將紙箱壓扁輸送至粉碎機(jī)構(gòu)，如圖4所示，另一種功能是用來粉碎快遞紙箱，采用的是相互嚙合的齒輪來實(shí)現(xiàn)粉碎的功能，傳送機(jī)構(gòu)的作用就是將占用空間大的紙箱進(jìn)行粉碎送入液壓打包機(jī)構(gòu)中，便于后續(xù)的打包回收。

圖3 V型傳送帶

圖4 粉碎機(jī)構(gòu)

3 打包裝置

粉碎后的紙屑通過裝置底部斜坡滑入壓縮機(jī)內(nèi)如圖5所示，通過控制程序發(fā)送控制指令給液壓泵增壓驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)將紙屑?jí)嚎s如圖6所示，從而節(jié)省空間利于后續(xù)的運(yùn)輸和存儲(chǔ)。

圖5 紙屑收集斜坡及壓縮裝置

圖6 壓縮機(jī)正面圖

4 回收箱設(shè)計(jì)的特色

相對(duì)市場上現(xiàn)有回收箱來說，該回收箱更具可靠性、方便性、實(shí)用性、智能化，它更符合現(xiàn)今市場的需要[5]。

4.1 可靠性

為保護(hù)個(gè)人信息不被泄露，該回收箱設(shè)有碎紙機(jī)，能銷毀個(gè)人隱私，如電話、地址等。

4.2 方便

當(dāng)取完快遞時(shí)就可將快遞箱放入此機(jī)器中回收，還提供拆包工作臺(tái)，不用隨手扔掉。

4.3 實(shí)用

直接粉碎打包一體化，該回收箱減少了后期分類處理的工作量。不占體積不需要人看管，節(jié)省了管理，更加的實(shí)用。

4.4 智能化

回收箱設(shè)有顯示屏，還是以一種積分的激勵(lì)機(jī)制吸引學(xué)生來使用，不用人工折疊打包，相對(duì)于其他回收箱而言，該回收箱更智能化。

5 結(jié)束語

本文所設(shè)計(jì)的快遞回收箱裝置，能集中收集紙箱垃圾，較少校園垃圾污染，做到回收再利用，解決垃圾箱隨手亂扔的問題。該裝置改變以往的清潔人員去打掃、收集資源垃圾的模式，從源頭上改善問題，吸引受眾人員主動(dòng)將紙箱資源垃圾投入此裝置，也同時(shí)改善校園文明和清潔人員過度工作情況。以智能機(jī)械裝置代替人工收集模式，可隨時(shí)進(jìn)行紙箱資源垃圾的回收，增強(qiáng)可回收垃圾的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)社會(huì)資源經(jīng)濟(jì)的提升。

我們的設(shè)計(jì)理念側(cè)重于收集階段和粉碎階段，操作簡單，可供學(xué)生自主使用，可以最大化地提高紙箱回收率。能集中收集紙箱垃圾，減少校園垃圾污染，做到回收再利用，解決垃圾箱隨手亂扔的問題。其主要優(yōu)點(diǎn)是實(shí)用性和便捷性，該裝置將投入的紙箱直接一體化流程快速打包，然后在系統(tǒng)化回收，對(duì)現(xiàn)在大量的紙箱垃圾再處理有一定的意義。

快遞回收裝置的回收設(shè)計(jì)主要是解決日常快遞的回收問題，但識(shí)別和稱重還有一些技術(shù)問題有待解決，該模型只是一個(gè)概念模型，實(shí)際打包機(jī)比模型大許多，體積也是一個(gè)很大問題，還需綜合考慮，提高傳感技術(shù)，簡化打包機(jī)構(gòu)，整體優(yōu)化。