人(rén)工(gōng)智能垃圾分(fēn)揀設備工(gōng)作原理及應用分(fēn)析

目前我國(guó)垃圾分(fēn)類的有幾種主要(yào)方式：人(rén)工(gōng)分(fēn)揀、機械物(wù)理篩分(fēn)、人(rén)工(gōng)智能垃圾分(fēn)揀設備分(fēn)揀。人(rén)工(gōng)分(fēn)揀和機械物(wù)理篩分(fēn)的工(gōng)作模式以及技術原理已經相(xiàng)對成熟了。這(zhè)裡(lǐ)着重說一下人(rén)工(gōng)智能垃圾分(fēn)揀的相(xiàng)關原理及應用。

概括來(lái)講：人(rén)工(gōng)智能垃圾分(fēn)揀設備是(shì)将深度學習(xí)、AI算法、大(dà)數據分(fēn)析、機器人(rén)控制(zhì)、雲端大(dà)腦、多(duō)傳感器融合等多(duō)種高(gāo)科(kē)技手段綜合應用于垃圾分(fēn)揀，其分(fēn)揀準确率高(gāo)達90%以上并且可(kě)以24小(xiǎo)時*7天連續不(bù)間(jiān)斷工(gōng)作。其核心優勢便是(shì)用科(kē)技力量推動垃圾“減量化(huà)、資源化(huà)、無害化(huà)、智能化(huà)”處理。

一、人(rén)工(gōng)智能垃圾分(fēn)揀設備主要(yào)構成及原理

人(rén)工(gōng)智能垃圾分(fēn)揀設備主要(yào)通(tōng)過雲端大(dà)數據、人(rén)工(gōng)智能算法、融合傳感器（分(fēn)爲觸覺、視(shì)覺傳感系統，目前普遍應用的爲視(shì)覺傳感系統）、機器臂/手等軟硬件(jiàn)配合開(kāi)展工(gōng)作。

具體(tǐ)構成及運作原理如下：

1.雲端大(dà)數據：采集各種各樣垃圾的圖片，包含垃圾完好無損、有凹痕以及被壓碎、被扭曲、被遮擋等各種狀态下圖片，形成雲端數據庫。

2.人(rén)工(gōng)智能算法：設備中內(nèi)置的人(rén)工(gōng)智能算法通(tōng)過雲端海量圖像數據對機器人(rén)進行(xíng)訓練。前期海量數據的采集保證了無論廢棄物(wù)是(shì)何種狀态、是(shì)否被遮擋，機器人(rén)都可(kě)以識别。

3.融合傳感器：利用計算機視(shì)覺掃描快(kuài)速移動的物(wù)體(tǐ)，通(tōng)過CCD視(shì)覺、激光視(shì)覺、近紅外(wài)視(shì)覺等識别傳感系統相(xiàng)耦合，綜合判斷目标物(wù)的外(wài)部特征（顔色、形狀、紋理等）與內(nèi)部特征（材質），實現(xiàn)垃圾精準定位與細分(fēn)判别。然後将識别結果傳輸給協作機器，控制(zhì)機器臂/手運動。

4.機器臂/手：機器臂/手從(cóng)傳送帶上準确地(dì)抓取要(yào)回收的物(wù)料，投放到相(xiàng)對應的分(fēn)類料框中。人(rén)工(gōng)智能軟件(jiàn)識别與機器臂/手相(xiàng)結合，類似于人(rén)腦的神經網絡系統和人(rén)的雙手相(xiàng)結合，具備了識别和執行(xíng)的能力。

5.數據回傳：分(fēn)揀完成後，設備将相(xiàng)關的數據再返回雲端，與部署在各地(dì)的智能分(fēn)揀設備實現(xiàn)數據共享和遠程智能提升。例如，部署在某垃圾分(fēn)揀中心的智能設備可(kě)以向部署在全國(guó)各地(dì)不(bù)同智能設備，不(bù)同設備還可(kě)以互相(xiàng)繼承廢棄物(wù)識别的經驗。該數據還能用于幫助項目運營方了解設備狀況及并進行(xíng)産量、工(gōng)作量、效益等運營維度的統計。

二、應用優勢

1.分(fēn)揀效率高(gāo)。人(rén)工(gōng)智能垃圾分(fēn)揀設備可(kě)以搭載多(duō)種夾具和傳感器，設計上通(tōng)過高(gāo)速高(gāo)精密動作，減少節拍(pāi)，使得設備可(kě)以始終保持每分(fēn)鐘(zhōng)85次至95次的分(fēn)揀效率。目前國(guó)內(nèi)智能分(fēn)揀設置的分(fēn)揀速度普遍在2000-6000次/小(xiǎo)時（根據吸取、抓取方式不(bù)同時間(jiān)也會(huì)有區别），這(zhè)樣高(gāo)效率的勞動是(shì)普通(tōng)工(gōng)人(rén)無法企及的。

2. 環境适應性強。比起人(rén)工(gōng)分(fēn)揀，人(rén)工(gōng)智能垃圾分(fēn)揀設備更适用于高(gāo)溫、潮濕、高(gāo)腐蝕性等環境惡劣場(chǎng)所及對分(fēn)類精度、一緻性要(yào)求較高(gāo)的場(chǎng)所。

3.準确度高(gāo)、資源化(huà)利用優勢明顯。基本操作精度方面，人(rén)工(gōng)智能比大(dà)腦有更多(duō)的優勢，能有效提高(gāo)垃圾分(fēn)揀準确度；智能垃圾分(fēn)揀設備将垃圾中的低(dī)值可(kě)回收物(wù)和少數高(gāo)值可(kě)回收物(wù)分(fēn)揀出來(lái)進行(xíng)資源化(huà)利用，大(dà)大(dà)減少了垃圾回填和焚燒的容量；部分(fēn)更先進的人(rén)工(gōng)智能垃圾分(fēn)揀設備具備推理決策的能力，可(kě)以實現(xiàn)對垃圾品牌的識别，并按照(zhào)其價值高(gāo)低(dī)進行(xíng)優先級排序，能在很(hěn)大(dà)程度上提高(gāo)可(kě)回收物(wù)分(fēn)揀的純度，有利于後期的資源化(huà)利用。

三、應用現(xiàn)狀

1.起步晚。相(xiàng)較于日本、美國(guó)等使用人(rén)工(gōng)智能垃圾分(fēn)揀設備進行(xíng)垃圾精确分(fēn)揀較早的國(guó)家(jiā)，我國(guó)同類設備研發、運用較晚。

2.使用場(chǎng)景受限，利用率較低(dī)。人(rén)工(gōng)智能垃圾分(fēn)揀設備目前在我國(guó)大(dà)多(duō)應用于垃圾分(fēn)類系統的末端環節，其工(gōng)作的開(kāi)展要(yào)建立在開(kāi)展垃圾源頭分(fēn)類的基礎之上。（2020年11月人(rén)工(gōng)智能垃圾分(fēn)揀設備首次應用于國(guó)內(nèi)混合垃圾中轉站(zhàn)，但(dàn)目前這(zhè)類設備隻有少量應用。）

在前端垃圾未進行(xíng)幹濕垃圾、廚餘垃圾等初步分(fēn)類的情況下，受各類垃圾嵌合、黏連影響，會(huì)大(dà)大(dà)影響人(rén)工(gōng)智能垃圾設備分(fēn)揀準确率；在對大(dà)件(jiàn)垃圾的拆分(fēn)處理上，人(rén)工(gōng)智能垃圾分(fēn)揀設備受自(zì)身體(tǐ)量的限制(zhì)也不(bù)及物(wù)理分(fēn)揀設備表現(xiàn)亮(liàng)眼。

四、應用前景

（1）我國(guó)環保産業(yè)正處在轉變發展方式、優化(huà)工(gōng)藝流程的轉型期，迫切需要(yào)新一代人(rén)工(gōng)智能等重大(dà)創新添薪續力。人(rén)工(gōng)智能技術的發展，将推動行(xíng)業(yè)從(cóng)機械物(wù)理化(huà)處理模式向數字化(huà)、智能化(huà)、網絡化(huà)的處理模式轉變。

（2）各地(dì)垃圾分(fēn)類工(gōng)作逐步鋪開(kāi)，源頭垃圾分(fēn)類後，後端進行(xíng)精确分(fēn)揀非常有必要(yào)。如，在前端分(fēn)類出的幹垃圾中分(fēn)揀出紙、紡織品等低(dī)值回收物(wù)；在可(kě)回收垃圾中分(fēn)揀出塑料瓶、鋁鐵制(zhì)品等高(gāo)值回收物(wù)，在這(zhè)些場(chǎng)景下，人(rén)工(gōng)智能垃圾分(fēn)揀設備應用前景廣闊。

（3）另外(wài)，随着我國(guó)兩網融合模式的不(bù)斷推進，我國(guó)垃圾終端處置效率将不(bù)斷提高(gāo)，不(bù)同類型的垃圾将得到合理分(fēn)流、合理處置和循環、再生利用。到那時，人(rén)工(gōng)智能垃圾分(fēn)揀設備将有更大(dà)用武之地(dì)。

（4）目前的垃圾分(fēn)類市場(chǎng)要(yào)求人(rén)工(gōng)智能分(fēn)揀設備不(bù)斷升級，變得更智能、更精确、适用場(chǎng)景更加廣泛，更适應我國(guó)垃圾分(fēn)類行(xíng)業(yè)現(xiàn)狀。