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機(jī)械手握一握就可分辨垃圾傳感器算法助力垃圾分類

2020-12-24 11:12:24來(lái)源：儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：機(jī)械手閱讀量：5841

導(dǎo)讀：近期，清華大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種可以識(shí)別不同垃圾的機(jī)械手。研究人員在機(jī)械手上集成了四重觸覺(jué)傳感器，當(dāng)機(jī)械手抓握物體時(shí)，傳感器可以感知材料的導(dǎo)熱性，測(cè)量接觸壓力以及同時(shí)獨(dú)立地感測(cè)物體溫度和環(huán)境溫度。通過(guò)將觸覺(jué)信息與機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合，機(jī)械手能夠精確識(shí)別各種物體中的不同形狀，大小和材料。

　　【儀器網(wǎng) 能源環(huán)境】自2019年7月上海正式實(shí)施“史上嚴(yán)”得垃圾分類條例，我國(guó)各個(gè)城市都開(kāi)始實(shí)施垃圾分類政策。垃圾分類不僅是為了減輕垃圾處理負(fù)擔(dān)、提高資源回收率，也是面對(duì)迫在眉睫的“垃圾圍城”問(wèn)題有效的應(yīng)對(duì)措施。

　　隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，與此同時(shí)，垃圾的產(chǎn)量也在以驚人的數(shù)量增長(zhǎng)。根據(jù)世界銀行的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，垃圾產(chǎn)量在2016年就已經(jīng)超過(guò)20億噸，其中占比大的是廚余垃圾，其次是紙和塑料。而我國(guó)，2019年僅城市生活垃圾產(chǎn)生量就有3.43億噸。

　　巨大的垃圾產(chǎn)量也帶來(lái)了沉重垃圾處理問(wèn)題。我國(guó)垃圾處理的主要方式是填埋，約占60%。然而目前的垃圾填埋場(chǎng)已經(jīng)無(wú)法為日益增長(zhǎng)的垃圾產(chǎn)量提供足夠的填埋空間。多個(gè)城市的垃圾填埋場(chǎng)已經(jīng)在設(shè)計(jì)運(yùn)行時(shí)間之前被填滿，“垃圾圍城”正在成為現(xiàn)實(shí)。不僅如此，在填埋場(chǎng)填埋的垃圾分解緩慢，會(huì)持續(xù)地污染周圍環(huán)境，造成嚴(yán)重的衛(wèi)生問(wèn)題，而垃圾填埋場(chǎng)后續(xù)的監(jiān)測(cè)與治理修復(fù)也給相關(guān)部門帶來(lái)巨大的成本和壓力。

　　我國(guó)正在大力推行垃圾焚燒發(fā)電處理法，但是這不是一朝一夕就能解決的事情。在此之前，垃圾分類可以將可回收垃圾與占比大的廚余垃圾分離出來(lái)，從而大幅減少需要填埋的垃圾數(shù)量，節(jié)省土地資源。而且垃圾分類處理還可以提高資源利用率。

　　我國(guó)的垃圾分類標(biāo)準(zhǔn)一般把垃圾分為可回收垃圾、廚余垃圾、有害垃圾和其他垃圾四類。在垃圾分類政策實(shí)施時(shí)，我們首先面對(duì)的問(wèn)題就是如何將垃圾正確分類。“你是什么垃圾？”也成為在網(wǎng)絡(luò)上流行一時(shí)的梗。生活中產(chǎn)生的垃圾種類眾多，每一種不確定的垃圾都去查詢無(wú)疑費(fèi)時(shí)費(fèi)力，那么有沒(méi)有什么方法可以自動(dòng)識(shí)別垃圾類別呢？

　　在傳統(tǒng)垃圾處理行業(yè)已經(jīng)使用了多種儀器設(shè)備進(jìn)行垃圾分類識(shí)別，例如利用近紅外高光譜圖像技術(shù)幫助從生活垃圾中回收聚乙烯和聚丙烯制品；利用原子吸收光譜幫助回收電子垃圾中的貴金屬等。隨著人工智能的發(fā)展國(guó)外也開(kāi)始使用基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)設(shè)計(jì)垃圾自動(dòng)分類系統(tǒng)。而國(guó)內(nèi)研究者們也有相關(guān)的探索與研究。

　　近期，清華大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種可以識(shí)別不同垃圾的機(jī)械手。研究人員在機(jī)械手上集成了四重觸覺(jué)傳感器，當(dāng)機(jī)械手抓握物體時(shí)，傳感器可以感知材料的導(dǎo)熱性，測(cè)量接觸壓力以及同時(shí)獨(dú)立地感測(cè)物體溫度和環(huán)境溫度。通過(guò)將觸覺(jué)信息與機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合，機(jī)械手能夠精確識(shí)別各種物體中的不同形狀，大小和材料。

　　機(jī)械手的四重觸覺(jué)傳感器采用多層微結(jié)構(gòu)，靈感來(lái)源于人體皮膚。這種結(jié)構(gòu)突破了多傳感器融合的難題。這項(xiàng)研究在垃圾智能分類中只能算初步的嘗試。機(jī)械手目前只能準(zhǔn)確識(shí)別7種垃圾，并且只能分為可回收和不可回收兩類，距離實(shí)際應(yīng)用還有很遠(yuǎn)。研究人員表示，機(jī)械手還需要融入更加先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法。

　　智能自動(dòng)分類是垃圾分類的發(fā)展趨勢(shì)，無(wú)論是應(yīng)用于分類垃圾箱還是垃圾處理環(huán)節(jié)，都可以降低垃圾分類的成本并提高效率。傳感器與算法的結(jié)合無(wú)疑更適合垃圾投放環(huán)節(jié)。雖然清華大學(xué)的這項(xiàng)研究成果設(shè)計(jì)成了機(jī)械手的形狀，但并不代表它只能以手的形式存在。當(dāng)算法進(jìn)一步升級(jí)，它也能識(shí)別更多的垃圾種類，進(jìn)而在未來(lái)的垃圾分裂中獲得更廣泛的應(yīng)用。

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