應(yīng)用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的垃圾分類機(jī)械臂方案

我們的家園——地球，遭到了很多的破壞，為了不讓地球超負(fù)荷的工作。垃圾分類，變廢為寶，能有效的減輕地球負(fù)擔(dān)。目前，我國(guó)生活垃圾處理仍面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，“垃圾圍城”成為令很多城市頭痛的“城市病”。深圳是世界智能硬件創(chuàng)新中心，具備完整的智能硬件供應(yīng)鏈?？梢园l(fā)揮優(yōu)勢(shì)，研發(fā)垃圾清掃、分類、運(yùn)輸、檢測(cè)等自動(dòng)化設(shè)備。運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)，開(kāi)發(fā)從投放垃圾分類、轉(zhuǎn)運(yùn)到處理全鏈條的智慧化、平臺(tái)化管理體系。2020年9月1日，《深圳市生活垃圾分類管理?xiàng)l例》正式實(shí)施，深圳的垃圾分類由“倡議分類”進(jìn)入“強(qiáng)制分類”時(shí)代。對(duì)于新基建也在緊鑼密鼓地實(shí)施中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)用同樣可以在垃圾分類的智能管理上實(shí)現(xiàn)，通過(guò)自動(dòng)化機(jī)械臂的實(shí)現(xiàn)，我們可以搭載出一套應(yīng)用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的智能一體化的垃圾分類機(jī)械臂。

HT for Web 不止自主研發(fā)了強(qiáng)大的基于 HTML5 的 2D、3D 渲染引擎，為可視化提供了豐富的展示效果。介于 2D 組態(tài)和 3D 組態(tài)上，Hightopo（以下簡(jiǎn)稱 HT ）的 HT for Web 產(chǎn)品上的有著豐富的組態(tài)化可供選擇，本文將運(yùn)用 HT 搭載出一個(gè)機(jī)械臂垃圾分類的案例以及垃圾分類知識(shí)趣味問(wèn)答。

界面簡(jiǎn)介

案例所體現(xiàn)的功能是，傳送帶上運(yùn)輸?shù)睦ㄟ^(guò)機(jī)械臂的動(dòng)作將其垃圾分類至對(duì)應(yīng)的垃圾桶當(dāng)中，起到垃圾分類演示的作用。其次，點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的垃圾桶，還可以視角轉(zhuǎn)移并鎖定該垃圾桶，彈出提示窗口來(lái)介紹這個(gè)垃圾桶所劃分的垃圾分類的范疇，起到解釋說(shuō)明的作用。

系統(tǒng)分析

垃圾分類，一般是指按一定規(guī)定或標(biāo)準(zhǔn)將垃圾分類儲(chǔ)存、分類投放和分類搬運(yùn)，從而轉(zhuǎn)變成公共資源的一系列活動(dòng)的總稱。分類的目的是提高垃圾的資源價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，力爭(zhēng)物盡其用。垃圾在分類儲(chǔ)存階段屬于公眾的私有品，垃圾經(jīng)公眾分類投放后成為公眾所在小區(qū)或社區(qū)的區(qū)域性準(zhǔn)公共資源，垃圾分類搬運(yùn)到垃圾集中點(diǎn)或轉(zhuǎn)運(yùn)站后成為沒(méi)有排除性的公共資源。從國(guó)內(nèi)外各城市對(duì)生活垃圾分類的方法來(lái)看，大致都是根據(jù)垃圾的成分、產(chǎn)生量，結(jié)合本地垃圾的資源利用和處理方式來(lái)進(jìn)行分類的。

一、分類目的

分類的目的就是為了將廢棄物分流處理，利用現(xiàn)有生產(chǎn)制造能力，回收利用回收品，包括物質(zhì)利用和能量利用，填埋處置暫時(shí)無(wú)法利用的無(wú)用垃圾。

二、分類的好處

1、減少占地：生活垃圾中有些物質(zhì)不易降解，使土地受到嚴(yán)重侵蝕。垃圾分類，去掉可以回收的、不易降解的物質(zhì)，減少垃圾數(shù)量達(dá)60%。

2、減少污染：目前我國(guó)的垃圾處理多采用衛(wèi)生填埋甚至簡(jiǎn)易填埋的方式，占用上萬(wàn)畝土地，并且蟲(chóng)蠅亂飛、污水四溢、臭氣熏天，嚴(yán)重污染環(huán)境。

3、變廢為寶：垃圾中的其他物質(zhì)也能轉(zhuǎn)化為資源，如食品、草木和織物可以堆肥，生產(chǎn)有機(jī)肥料；垃圾焚燒可以發(fā)電、供熱或制冷；磚瓦、灰土可以加工成建材等等。

三、分類的現(xiàn)狀

1、可回收垃圾：是指適宜回收和可循環(huán)再利用的物品，如紙制品、塑料制品、玻璃制品、紡織品和金屬等；

2、廚余垃圾：是指餐飲垃圾、家庭廚余垃圾和廢棄的蔬菜、瓜果、花木等；

3、有害垃圾：是指對(duì)人體健康、自然環(huán)境危害的物質(zhì)，如廢棄的充電電池、紐扣電池、燈管、醫(yī)藥用品、油漆、化學(xué)品、廢棄的農(nóng)藥、化肥殘余及包裝物等；

4、其他垃圾：是指前三項(xiàng)以外的生活垃圾，如惰性垃圾，不可降解的一次性用品、普通無(wú)汞電池、煙蒂、紙巾、家庭裝修廢棄物、廢棄家具等。

效果實(shí)現(xiàn)

一、機(jī)械臂動(dòng)畫(huà)效果

案例主要是通過(guò)動(dòng)畫(huà)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，可以使用戶達(dá)到平滑的動(dòng)畫(huà)效果。

機(jī)械臂的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)，對(duì)機(jī)械模型細(xì)節(jié)零件的拆分。

機(jī)械臂的動(dòng)作是通過(guò)一套動(dòng)畫(huà)流程的往復(fù)實(shí)施來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而實(shí)施的機(jī)械流程為：

機(jī)械臂的動(dòng)畫(huà)參考了網(wǎng)上許多機(jī)械臂專業(yè)的視頻，學(xué)習(xí)它的運(yùn)動(dòng)模式和動(dòng)作細(xì)節(jié)，對(duì)每個(gè)結(jié)構(gòu)和部位的動(dòng)畫(huà)進(jìn)行步驟的排序和構(gòu)思。這里我挑選幾處動(dòng)畫(huà)的實(shí)現(xiàn)方式來(lái)展示：

這一段動(dòng)畫(huà)是機(jī)械臂從初始化狀態(tài)到向下抓取的一個(gè)過(guò)程，我將每段動(dòng)畫(huà)分成函數(shù)來(lái)寫(xiě)比較方便后續(xù)管理，每一處也代表了一個(gè)步驟。這其中最復(fù)雜且細(xì)微的步驟要數(shù)液壓桿的運(yùn)動(dòng)了，為了讓動(dòng)畫(huà)看起來(lái)更加真實(shí)，我除了將手臂單獨(dú)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中加入了延時(shí)執(zhí)行下一段動(dòng)畫(huà)以體現(xiàn)機(jī)器運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)外，也把液壓桿的部分也做了動(dòng)畫(huà)，如果不做處理，那么機(jī)械臂在上下移動(dòng)的時(shí)候就會(huì)有不科學(xué)的效果出現(xiàn)。動(dòng)畫(huà)函數(shù)在各種應(yīng)用場(chǎng)景中使用得最廣，而且里面也包含了一些緩動(dòng)函數(shù)，搭配上自己的動(dòng)畫(huà)需求，可以實(shí)現(xiàn)很多不一樣的動(dòng)畫(huà)效果。

這里面的拾取垃圾步驟采用了是 HT 的吸附功能，有興趣的話可以通過(guò) 吸附 的文章介紹來(lái)了解這一機(jī)制的運(yùn)用。這個(gè)方法非常的適合抓取物體的動(dòng)作，通過(guò) setHost 使節(jié)點(diǎn)吸附于宿主，這樣就相當(dāng)于子節(jié)點(diǎn)跟隨父節(jié)點(diǎn)移動(dòng)，此時(shí)只需要對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行偏移和旋轉(zhuǎn)的操作，垃圾便會(huì)隨之一起運(yùn)動(dòng)了，大大減少了工作量！

二、場(chǎng)景的陰影效果

還有一部分更酷的屬性設(shè)置給大家展示一下，可以讓 3D 場(chǎng)景整體擁有更真實(shí)的陰影處理效果。

最后我們就把陰影的細(xì)節(jié)做下調(diào)整，達(dá)到比較好的效果：

三、垃圾分類知識(shí)趣味問(wèn)答

除了垃圾分類的系統(tǒng)演示以外，我們還實(shí)現(xiàn)了一個(gè)關(guān)于垃圾分類的知識(shí)趣味問(wèn)答，所實(shí)現(xiàn)的方式是借助 HT 上 2D 組態(tài)特有的矢量圖標(biāo)，加上一些題目庫(kù)和答題反饋效果的補(bǔ)充而完成的，有興趣的小伙伴可以考驗(yàn)一下自己對(duì)于垃圾分類的辨識(shí)能力：垃圾分類知識(shí)趣味問(wèn)答。

趣味問(wèn)答在垃圾桶圖標(biāo)的使用上是采用 HT 的矢量圖標(biāo)，而中間的選項(xiàng)則采用普通的圖片 png 和 jpg 格式，其中可以明顯地看出之間觀感上的區(qū)別，HT 的矢量圖標(biāo)本質(zhì)上擁有適應(yīng)不同屏幕大小而不失真的情況下存在，加上 HT 上特有的數(shù)據(jù)綁定機(jī)制，我們可以在問(wèn)答點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)垃圾桶的同時(shí)，對(duì)所點(diǎn)擊的對(duì)象進(jìn)行一系列的動(dòng)畫(huà)操作，例如垃圾桶的搖晃或者是答題正誤的反饋，并對(duì)其做一些動(dòng)畫(huà)數(shù)據(jù)的變動(dòng)來(lái)達(dá)到的效果。

而矢量呢？在 HT 中是矢量圖標(biāo)的簡(jiǎn)稱，常見(jiàn)的 png 和 jpg 這類的柵欄格位圖，通過(guò)儲(chǔ)存每個(gè)像素的顏色信息來(lái)描述圖形，這種方式的圖片在放大或縮小時(shí)會(huì)出現(xiàn)圖形模糊，線條變粗出現(xiàn)鋸齒等問(wèn)題。而矢量圖片通過(guò)點(diǎn)、線和多邊形來(lái)描述圖形。因此在無(wú)限放大和縮小圖片的情況下依然能保持一致的精確度。所以矢量不僅僅運(yùn)用在普通的案例小游戲中，在眾多大屏的展示效果上也是極其完美的，搭配上 HT 的布局機(jī)制，不但在各自的大屏上運(yùn)用自如，在電腦顯示終端，甚至手機(jī)端都能完美地適配。

總結(jié)

垃圾分類是對(duì)社區(qū)治理水平的一次測(cè)試，也是促進(jìn)社區(qū)治理能力提升的契機(jī)。社區(qū)治理精細(xì)化，不僅需要人情味，也需要科技范兒。期待在不久的將來(lái)，每一個(gè)社區(qū)都能成為一個(gè)個(gè)神經(jīng)元細(xì)胞，共同連接成智慧城市的“大腦”，讓我們的生活更美好！

同樣的在規(guī)范管理的同時(shí)，HT 也努力打造了許多好玩的動(dòng)畫(huà)流程，例如醫(yī)療站的實(shí)現(xiàn)，同樣是運(yùn)用完整的機(jī)械傳輸流程來(lái)介紹醫(yī)療站之間的運(yùn)作關(guān)系：

垃圾分類在深圳、北京、上海等大城市已經(jīng)取得一定的成績(jī)，但在中小城市，垃圾堆放、垃圾丟棄仍然是雜亂無(wú)章。社區(qū)設(shè)置的分類垃圾桶，很多人直接無(wú)視，只有通過(guò)垃圾站進(jìn)行統(tǒng)一的分類，而自動(dòng)機(jī)械臂，不僅分類精準(zhǔn)，還能全天候作業(yè)。既節(jié)省了人力，還能避免對(duì)工人身體產(chǎn)生傷害，誘發(fā)職業(yè)病。

責(zé)任編輯：tzh