本文受天津科技大学2023年度天津市级大学生创新创业训练计划项目“易卖达智能回收机”（编号:202310057367）资助

1. 我国塑料垃圾回收现状

城市化进程加速与生活水平提高导致我国城市生活垃圾量持续增长，成为全球处理压力最大的国家之一。2021年，200个大、中城市产生生活垃圾27119万吨，虽无害化处理率高达99.88%，但回收率仅15.6%，凸显垃圾分类回收紧迫性。再生资源种类繁多，其中废有色金属、塑料、纸张等十类资源回收总量于2021年达3.85亿吨，增14%。

饮料行业大量使用塑料包装，尤其是PET瓶，2020年我国PET瓶消费量达949万吨。同年，我国铝质易拉罐产量约470亿罐，消耗原生铝72万吨，预计未来五年易拉罐需求将以5%复合增长率上升，2025年用量约600亿只，对应废旧易拉罐量约82万吨。面对瓶级PET消费近千万吨、易拉罐消费近百万吨的局面，亟待各方合力构建塑料瓶、铝制易拉罐回收经济新模式，助力碳中和目标实现。

2. 回收机装置的相关研究

本项目是一种结合互联网技术，通过电机带动切割刀具旋转进而可实现将塑料瓶和易拉罐挤压、切成条状的智能有偿回收机。通过对产品加设各类传感器，搭建电路，安装芯片来构建中央控制系统实现机器的智能运作。

基于市场调研与分析，本项目设计考虑到一下几个方面：通过有偿回收激励群众参与回收积极性；细致考量设备各部分尺寸与人体操作习惯的匹配度，确保用户使用过程舒适便捷；对回收装置内部结构进行创新设计，最大化单位体积内的塑料垃圾容纳能力；引入自动化技术，实现塑料垃圾自动压缩打包，提升回收流程的智能化水平；采用适宜材料与工艺，保障回收装置具备出色的抗污能力和长久使用寿命；在满足上述设计要求的同时，严谨筛选成本适中、性能优良的技术方案，实现整体系统的经济合理性。

3. 回收装置的设计思路

3.1智能回收机工作流程

（1）磁力感应防夹手装置：投料口处设置传感器，当检测到塑料瓶与易拉罐时，进行计数，同时闸口保持开启状态，直到顾客将瓶子完全投入后，传感器检测到闸口处无物体时，闸口关闭。（2）物料翻斗箱：将投料口与下部的刀具隔离开，放止将手伸入内部被误割伤。（3）消音瓦：机器内部整体用消音瓦覆盖，吸收电机及切割发出的声音，减弱声音的传出（4）压缩切割箱：压缩切割箱内包含了两组刀具，左右布置，分别处理塑料瓶与易拉罐。其中处理塑料瓶的压缩切割刀具分为破壁压缩刀具和切割刀具；处理易拉罐的压缩刀具分为一次压缩刀具与二次压缩刀具。（5）回收物料箱：物料箱材质采用亚克力板，其尺寸为70mm×50mm×50mm,回收物料箱用以收集切割后的塑料瓶条及压扁后的易拉罐片。（6）压力传感器：压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。（7）设备通过 ESP32 微控制器作为下位机，与上位机控制屏进行通讯，实现对各个组件的精确控制和监测。

图1 机器内部结构示意

在产品工作过程中，首先上位机发送即将投递瓶子的消息给下位机，下位机通过继电器开关控制将磁力感应防夹手装置打开，以确保用户的安全。随后，下位机通过驱动电路控制电机转动，使物料翻斗箱的旋转运动，让废品能够顺利进入压缩流程。接下来，通过驱动电路控制步进电机转动，进而控制切割刀具旋转，实现对瓶子的压缩切割功能，同时通过其他压力传感器等设备监测相关参数，确保操作的安全和高效性。废品经过压缩切割后，进入回收物料箱，而在回收物料箱底部，配备了压力传感器，用于检测废品的重量。当废品重量达到预设标准时，ESP32将读取压力传感器的信号，并通过串口方式，发送消息给上位机，上位机将消息反馈给管理员。这些消息包括废品达标的提示、废品箱已满的警报等，帮助管理员及时做出相应的处理。

4.2压缩切割装置的创新

本项目提供一种实用新型的切割压缩装置，压缩切割装置包括：若干压缩切割组件和动力组件；所述压缩切割组件包括物料翻滚箱、压缩切割箱、破壁压缩刀具、一次压缩刀具、二次压缩刀具和切割刀具；所述压缩切割箱设置在所述物料翻滚箱的底部；所述破壁压缩刀具和所述一次压缩刀具并排设置在所述压缩切割箱内；所述切割刀具和所述二次压缩刀具并排设置在所述压缩切割箱内。本实用新型的压缩切割装置能够稳定高效地压缩切割塑料瓶、易拉罐等容器，使得其被切割成小块或片，有效缩小占用空间，可应用在塑料瓶回收机内，应用场景包括各小区、各回收站及各大街上的回收装置，可有效提升各回收机的回收容量、回收效率，对社会实用价值和贡献价值大。

实用新型压缩装置示意图（正立面）

4. 结论

本项目智能有偿回收机结合互联网技术，采用电机驱动切割刀具，可将塑料瓶和易拉罐安全、高效地挤压切割成便于储存和运输的条状。设备设计充分考虑用户体验，如人体工程学匹配、安全性防护、降噪处理等，旨在提供便捷、舒适的使用环境。内部结构创新优化，通过自动压缩打包和智能控制，实现塑料垃圾的高效容纳与处理，同时确保装置具备优异的抗污性、耐用性和经济性。

参考文献：

[1]]张雅楠、丁治中、 舒诗琦、陈俊、胡娇.塑料垃圾智能回收装置的设计研究。