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人工智能垃圾分揀設(shè)備工作原理及應(yīng)用分析
時(shí)間：
2021-06-04 09:59
來源：
環(huán)衛(wèi)科技網(wǎng)
分類：
目前我國(guó)垃圾分類的有幾種主要方式：人工分揀、機(jī)械物理篩分、人工智能垃圾分揀設(shè)備分揀。人工分揀和機(jī)械物理篩分的工作模式以及技術(shù)原理已經(jīng)相對(duì)成熟了。這里著重說一下人工智能垃圾分揀的相關(guān)原理及應(yīng)用。
概括來講：人工智能垃圾分揀設(shè)備是將深度學(xué)習(xí)、AI算法、大數(shù)據(jù)分析、機(jī)器人控制、云端大腦、多傳感器融合等多種高科技手段綜合應(yīng)用于垃圾分揀，其分揀準(zhǔn)確率高達(dá)90%以上并且可以24小時(shí)*7天連續(xù)不間斷工作。其核心優(yōu)勢(shì)便是用科技力量推動(dòng)垃圾“減量化、資源化、無害化、智能化”處理。
一、人工智能垃圾分揀設(shè)備主要構(gòu)成及原理
人工智能垃圾分揀設(shè)備主要通過云端大數(shù)據(jù)、人工智能算法、融合傳感器（分為觸覺、視覺傳感系統(tǒng)，目前普遍應(yīng)用的為視覺傳感系統(tǒng)）、機(jī)器臂/手等軟硬件配合開展工作。
具體構(gòu)成及運(yùn)作原理如下：
1.云端大數(shù)據(jù)：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、被遮擋等各種狀態(tài)下圖片，形成云端數(shù)據(jù)庫(kù)。
2.人工智能算法：設(shè)備中內(nèi)置的人工智能算法通過云端海量圖像數(shù)據(jù)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行訓(xùn)練。前期海量數(shù)據(jù)的采集保證了無論廢棄物是何種狀態(tài)、是否被遮擋，機(jī)器人都可以識(shí)別。
3.融合傳感器：利用計(jì)算機(jī)視覺掃描快速移動(dòng)的物體，通過CCD視覺、激光視覺、近紅外視覺等識(shí)別傳感系統(tǒng)相耦合，綜合判斷目標(biāo)物的外部特征（顏色、形狀、紋理等）與內(nèi)部特征（材質(zhì)），實(shí)現(xiàn)垃圾精準(zhǔn)定位與細(xì)分判別。然后將識(shí)別結(jié)果傳輸給協(xié)作機(jī)器，控制機(jī)器臂/手運(yùn)動(dòng)。
4.機(jī)器臂/手：機(jī)器臂/手從傳送帶上準(zhǔn)確地抓取要回收的物料，投放到相對(duì)應(yīng)的分類料框中。人工智能軟件識(shí)別與機(jī)器臂/手相結(jié)合，類似于人腦的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和人的雙手相結(jié)合，具備了識(shí)別和執(zhí)行的能力。
5.數(shù)據(jù)回傳：分揀完成后，設(shè)備將相關(guān)的數(shù)據(jù)再返回云端，與部署在各地的智能分揀設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和遠(yuǎn)程智能提升。例如，部署在某垃圾分揀中心的智能設(shè)備可以向部署在全國(guó)各地不同智能設(shè)備，不同設(shè)備還可以互相繼承廢棄物識(shí)別的經(jīng)驗(yàn)。該數(shù)據(jù)還能用于幫助項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)方了解設(shè)備狀況及并進(jìn)行產(chǎn)量、工作量、效益等運(yùn)營(yíng)維度的統(tǒng)計(jì)。
二、應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
1.分揀效率高。人工智能垃圾分揀設(shè)備可以搭載多種夾具和傳感器，設(shè)計(jì)上通過高速高精密動(dòng)作，減少節(jié)拍，使得設(shè)備可以始終保持每分鐘85次至95次的分揀效率。目前國(guó)內(nèi)智能分揀設(shè)置的分揀速度普遍在2000-6000次/小時(shí)（根據(jù)吸取、抓取方式不同時(shí)間也會(huì)有區(qū)別），這樣高效率的勞動(dòng)是普通工人無法企及的。
2. 環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。比起人工分揀，人工智能垃圾分揀設(shè)備更適用于高溫、潮濕、高腐蝕性等環(huán)境惡劣場(chǎng)所及對(duì)分類精度、一致性要求較高的場(chǎng)所。
3.準(zhǔn)確度高、資源化利用優(yōu)勢(shì)明顯。基本操作精度方面，人工智能比大腦有更多的優(yōu)勢(shì)，能有效提高垃圾分揀準(zhǔn)確度；智能垃圾分揀設(shè)備將垃圾中的低值可回收物和少數(shù)高值可回收物分揀出來進(jìn)行資源化利用，大大減少了垃圾回填和焚燒的容量；部分更先進(jìn)的人工智能垃圾分揀設(shè)備具備推理決策的能力，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)垃圾品牌的識(shí)別，并按照其價(jià)值高低進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，能在很大程度上提高可回收物分揀的純度，有利于后期的資源化利用。
三、應(yīng)用現(xiàn)狀
1.起步晚。相較于日本、美國(guó)等使用人工智能垃圾分揀設(shè)備進(jìn)行垃圾精確分揀較早的國(guó)家，我國(guó)同類設(shè)備研發(fā)、運(yùn)用較晚。
2.使用場(chǎng)景受限，利用率較低。人工智能垃圾分揀設(shè)備目前在我國(guó)大多應(yīng)用于垃圾分類系統(tǒng)的末端環(huán)節(jié)，其工作的開展要建立在開展垃圾源頭分類的基礎(chǔ)之上。（2020年11月人工智能垃圾分揀設(shè)備首次應(yīng)用于國(guó)內(nèi)混合垃圾中轉(zhuǎn)站，但目前這類設(shè)備只有少量應(yīng)用。）
在前端垃圾未進(jìn)行干濕垃圾、廚余垃圾等初步分類的情況下，受各類垃圾嵌合、黏連影響，會(huì)大大影響人工智能垃圾設(shè)備分揀準(zhǔn)確率；在對(duì)大件垃圾的拆分處理上，人工智能垃圾分揀設(shè)備受自身體量的限制也不及物理分揀設(shè)備表現(xiàn)亮眼。
四、應(yīng)用前景
（1）我國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)正處在轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、優(yōu)化工藝流程的轉(zhuǎn)型期，迫切需要新一代人工智能等重大創(chuàng)新添薪續(xù)力。人工智能技術(shù)的發(fā)展，將推動(dòng)行業(yè)從機(jī)械物理化處理模式向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的處理模式轉(zhuǎn)變。
（2）各地垃圾分類工作逐步鋪開，源頭垃圾分類后，后端進(jìn)行精確分揀非常有必要。如，在前端分類出的干垃圾中分揀出紙、紡織品等低值回收物；在可回收垃圾中分揀出塑料瓶、鋁鐵制品等高值回收物，在這些場(chǎng)景下，人工智能垃圾分揀設(shè)備應(yīng)用前景廣闊。
（3）另外，隨著我國(guó)兩網(wǎng)融合模式的不斷推進(jìn)，我國(guó)垃圾終端處置效率將不斷提高，不同類型的垃圾將得到合理分流、合理處置和循環(huán)、再生利用。到那時(shí)，人工智能垃圾分揀設(shè)備將有更大用武之地。
（4）目前的垃圾分類市場(chǎng)要求人工智能分揀設(shè)備不斷升級(jí)，變得更智能、更精確、適用場(chǎng)景更加廣泛，更適應(yīng)我國(guó)垃圾分類行業(yè)現(xiàn)狀。
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