基于小凌派RK2206的智能垃圾桶设计 原创

本项目由宁德师范学院杨宁、吴鹏、吴景祥同学完成，作品获得福建省首届开源鸿蒙开发者大赛一等奖，感谢杨烈君老师倾情供稿！

1、项目背景

       智能化已经成为一种时代趋势，现今人们的需求使智能化家居成为必不可少的一部分。而垃圾桶是人们日常生活中不可或缺的家具，甚至街道上也定点有垃圾分类回收站。但是现有的垃圾桶功能过于单一，已经无法满足人们日常对智能家具的要求。垃圾分类的目的是提高垃圾的资源价值和经济价值，减少垃圾处理量和处理设备的使用，降低处理成本，减少土地资源的消耗，具有社会、经济、生态等几方面的效益。垃圾分类与垃圾回收息息相关，为2030我国对碳达峰的承诺做出一份贡献。

2、项目简介

2.1  项目描述

       项目控制器采用瑞芯微RK2206国产芯片，搭载国产OpenHarmony系统，实现垃圾自动分类，并具有良好的语音控制和用户交互等功能。

2.2  功能说明

       本作品主要运用了自动控制技术、语音​​通信​技术、串口屏显示技术等，实现了如下功能：

       （1）自动控制技术是通过凌智​​电子​小凌派-RK2206创建任务量、事件，并运用GPIO中断控制来检测语音信号以此发送PWM信号控制舵机打开垃圾桶盖所实现。

       （2）语音通信技术是通过SU-03T模块进行语音识别使用者所描述的物品或使用者所要求的垃圾桶，以此传递信号给小凌派-RK2206去控制相应舵机打开垃圾桶盖。

       （3）智能识别技术是基于神经网络对垃圾进行离线的实时分类。

2.3  系统功能模块划分

       智能垃圾桶由三个部分构成：一是语音视觉识别模块，二是LCD模块，三是舵机模块。

       语音视觉识别模块用于声控打开垃圾桶和识别垃圾自动分类。LCD模块用于与用户交互。舵机模块用于打开垃圾桶。

2.4  项目展示

智能垃圾桶模型正面实物

智能垃圾桶模型背面实物

K210展示

SU-03T 实物使用展示

3、硬件方案

3.1  硬件总体框架

3.2  主控芯片

       采用小凌派RK2206 OpenHarmony​​开发板​，主控为瑞芯微RK2206芯片，200MHz主频，RAM 256KB、ROM16KB、PSRAM 8M、FLASH 8M。板载​​ NFC​​ Tag芯片及天线，可实现OpenHarmony“碰一碰”功能。支持 IEEE 802.11b/g/n 制式，AP 模式。USB 2.0 、SDcard /SPI/I2C 接口、麦克风接口、E53 接口（包含 UART、 I2C、ADC、DAC、PWM、5 个 GPIO）。一根TypeC USB线，即可实现供电、下载等功能。一根TypeC USB线，可支持串口调试功能。

3.3  语音识别模块

        SU-03T 是一款低成本、低功耗、小体积的离线语音识别模组，能快速应用于智能家居，各类智能小家电，86 盒，玩具，灯具等需要语音操控的产品。

3.4  视觉识别模块

       MaixBit开发板是SiPEED公司Maix产品线的一员，基于边缘智能计算芯片K210（RISC—V架构 64位双核）设计的一款AIOT开发板。开发板设计小巧精悍，板载Type—C接口和USB—UART​​电路​，用户可以直接通过USB Type-C线连接电脑进行开发，配置128Mbit Flash、LCD、 DVP、Micro SD卡等接口并把所有IO引出，方便用户扩展。

3.5  舵机

       舵机采用MG995舵机，支持5V或者3.3V供电。工作扭矩达13KG/cm，转动角度最大达180°。

4、软件方案

4.1  视觉识别设计

       视觉模块的训练我们采用基于YOLO_v2神经网络的训练模型，由于时间匆忙，我们准备的样本量不够，但是从右边的曲线图我们还是可以看出在前40次模型还是有较高的成长度，而后60次则基本没有成长度。

4.2  RK2206控制舵机设计

       为避免PWM通道冲突，我们团队使用两个RK2206操作舵机，并灵活运用。使用中断函数调用事件，然后由事件调用PWM输出舵机信号。

       （1）事件设置及调用PWM输出舵机信号

       （2）GPIO中断控制

       （3）中断调用事件函数

5、项目总结和展望

       本项目的智能语音垃圾桶硬件选用SU-03T模块实现高精度语音识别，选用MAIX BIT K210实现自己训练模型进行垃圾分类。软件选择在OpenHarmony操作系统上进行开发，使得各模块能够正常通讯，根据测试，语音模块以及视觉模块能够正常使用实现我们预想的效果。虽然能够实现功能，但仍然存在不足之处。未来我们会尝试使用更清晰的镜头，毕竟视觉模块自带的镜头只有224*224的分辨率，低分辨率在初期使用中是可以的，但是对物品的识别还是靠镜头所抓拍到的图像，图像的分辨率不高，模型训练的再好也没有用。在硬件方面，垃圾桶的传动方式并不是很好用。溢满检测的模块后续可以添加。