通讯员李周阳 邹逸凡 江欢

您是否也有这样的困扰，面对垃圾分类，感到无所适从？别担心，我校王子豪、刘子杰、谭清元、冯思淇、石锦锋学生团队设计了一款智能垃圾分类压缩装置，让您无需费脑操作，只需将垃圾倒入该智能垃圾分类压缩装置，即可实现整装垃圾的全自动化分类与辗轧处理，相比市面上的垃圾桶更具便利性与实用性。此项目荣获中国大学生工程实践与创新能力大赛国家级金奖，其生产模型有望投入大型垃圾站使用，切实解决垃圾分类难、处理难的问题。

始于创新 解决用户痛点

“国家早在 1996 年就提出了垃圾分类的试行方案，但在面对现实中的垃圾分类时，市民往往手足无措，无法正确分类。”团队队长王子豪表示。面对垃圾分类的实际困境，如何使市民意识到垃圾分类的必要性？如何简化垃圾分类的流程？如何实现分类垃圾运转精确、高效？带着这些疑问，团队展开了对智能垃圾桶的市场调研。

他们发现，市面上的智能垃圾桶不够“智能”，往往无法做到垃圾分类和碾压处理一体化。“我们一定要做一个能同时分类和碾压处理的装置！”抱着这样的目标，团队开始了竞赛的筹备。

通过研究市面上的垃圾箱，团队发现由于垃圾箱体积小，往往难以在有限空间内同时达到精确识别垃圾和稳定运输、碾压垃圾的目标。在团队指导老师徐望明的帮助下，团队通过计算机视觉处理、深度学习构建数据集，实现了垃圾的精确分类。在分类、压缩方面，团队对比了单传送带法、倾倒法、齿轮压缩法等方法，经过综合考量装置稳定性和便捷性，经过实验比较，决定采用垃圾运输上下两层传送带的方法，利用上层挡板降速、转速调控上下传送带速度差，以实现叠加垃圾的精准分离，通过电推杆压缩机实现电机的精确控制，提高对垃圾的碾压率。

“居民只需将垃圾投入开口，装置便可实现垃圾全自动化分类，一个垃圾桶便能无障碍分类，既可节约分类时间，又可缩减垃圾体积。同时，垃圾桶上的垃圾分类宣传视频也能有效增进居民的绿色环保意识。”团队队长王子豪说道。

勤于改良 用心打磨装置细节

在设定好装置全自动化的目标后，团队初步完成了垃圾分类装置的设计，但一系列问题也随之而来。“将垃圾投入装置中确实方便，但难以对叠加在一起的多个垃圾进行单个识别与分类。”团队成员谭清元说道。

“我们当时做的系统不稳定，容易把非垃圾区域误识别为垃圾。”回忆起初期垃圾识别的情形，王子豪哭笑不得。如何提高垃圾识别精度？如何对多个垃圾进行识别？在团队指导老师徐望明的帮助下，团队重新设置了计算机深度学习的训练模式，以加强系统的抗干扰性和稳定性，从而提高垃圾分类准确度。为确保能识别多重堆叠的垃圾，团队自主研发了上下两层传送带的“双保险”装置来分离垃圾，通过在上层挡板设置阻碍板，将不同种类的垃圾进行初步分离，然后系统自动调整电机转速，实现上层和下层传送带的差速精细化。如此，上层的垃圾经过初步分离后，便可在下层传送带中进行彻底分离。

起初，团队对上层传送带和下层传送带的设置速度不够精确，无法有效分离不同垃圾。团队通过对不同类型的垃圾在传送带的运转速度进行测试，历经数月的打磨与调节，最终设置出了令人满意的转速。

解决了垃圾识别的问题，团队又遭遇了垃圾分离的困扰。团队经过测试发现，在运输过程中，有些垃圾容易粘在设备上，卡在设备中，致使装置无法运转。“我们当时一度放弃了传送带的办法，因为利用传送带运输容易出现这些状况，但综合考虑装置的稳定性，我们决定坚持既有方案。”王子豪说道。

实现垃圾分离主要从减少垃圾被粘、卡的可能性以及智能处理此类垃圾两方面着手。于是团队围绕这两个方面进行了一系列尝试。团队在分层履带上添加了高摩擦力的胶带，利用高摩檫力带走容易粘连的垃圾。此外，团队在传送带下部安装了垃圾击打装置，利用激光测距传感器检测垃圾位置，通过判断垃圾移动速度的变化，智能触发云台电机和舵机装置，实现垃圾投倒装置的摆动倾倒，从而处理掉卡住的垃圾。经过团队近半个月的尝试，一套精确的垃圾分离装置终于大功告成。

“当遭遇多次失败后，我一度想要放弃同时完成分类和处理的想法，但团队老师、队员给了我许多信心与支持，最终经过不断尝试，我们实现了装置的架构。”冯思淇感叹道。

成于坚持 530 天的坚守

从建立项目到荣获中国大学生工程实践与创新能力大赛金奖，团队历经了 530 个昼夜。

回想过去的 530 个日夜，团队成员皆感慨万千。由于竞赛周期长，所需知识领域跨度大，团队成员又分布在黄家湖校区和青山校区，故而需要团队相互配合、彼此熟悉团队任务，方能高效完成任务。为此，团队自成立之初便“不打无准备之仗”，每位成员都有明确分工，同时，团队也会定期召开组会，同步团队进度，如此，项目进展每位成员都了然于心，遇到复杂情况时，团队成员便能及时快速处理。为完成校赛、国赛，团队夜以继日地泡在实验室中，同步完成各组成项目的内容。

在参加学校举办的初赛答辩的前一夜，团队装置的控制板和小电脑全部烧毁。“当时已是晚上十点，我们的控制板没有备份，且装置和负责人员不在同一个校区。”王子豪说道。面对这一突发状况，团队成员按照预先分工进行处理，刘子杰等人更换了装置的主控板，并在当晚完成了代码的修改和电控代码的移植，冯思淇、石锦锋重新拆卸重组装置，忙到两三点，简单吃了几口盒饭便继续调试，最终在团队成员的共同配合下，赶上了参加比赛的“末班车”。“回想这次意外，着实令人印象深刻，但我们团队都有明确的目标和坚定的决心，这或许就是我们能够实现项目的原因。”王子豪表示。

“530 天的努力，使我们的技术具备了出色的稳定性和分类性，但目前装置的造价成本较高，我们将继续优化技术与算法，降本增效，让项目早日落地生根。”队长王子豪说道，“我们也正拟将差速分类等技术申报专利，为促进垃圾高效分类贡献新的力量。”