使用MakerBuddy构建智能干湿垃圾桶

通过MakerBuddy物联网套件、HC-SR04距离传感器、土壤湿度传感器和SG90伺服电机，构建一套智能垃圾分拣系统。在本项目中，我们展示了MakerBuddy中的全新多条件规则引擎，该引擎支持通过与/或逻辑同时评估多个传感器的条件。智能垃圾桶能够检测到垃圾被放置在系统附近，并检查其湿度水平，从而决定垃圾应被送往干垃圾箱还是湿垃圾箱。无需传统微控制器编程即可实现决策逻辑。

项目概述

如果垃圾桶能根据多个传感器的信息做出判断会怎样?

在本项目中，我们使用MakerBuddy物联网套件制作了一个干湿智能垃圾桶。

本项目使用了以下组件：

- HC-SR04超声波距离传感器

- 土壤湿度传感器

- SG90伺服电机

- MakerBuddy多条件规则引擎

HC-SR04用于检测垃圾是否靠近分拣区域。

土壤湿度传感器随后提供另一个输入，用于判断垃圾应被归类为湿垃圾还是干垃圾。

与以往独立评估这些传感器不同，新的MakerBuddy规则引擎允许我们通过“与”(AND)条件将它们组合使用。

基本逻辑如下：

并且：

这展示了多个传感器如何协同工作，以实现更智能的物理计算和自动化项目。

所需组件

•MakerBuddy物联网套件

•泡沫板、纸板、泡沫塑料或类似材料

•热熔胶或其他合适的粘合剂

•裁剪工具或手工刀

•基础手工工具

•USB电源

本项目使用了HC-SR04距离传感器、土壤湿度传感器以及SG90舵机电机，配合MakerBuddy系统运行。

项目运作原理

完整的工作流程如下：

因此，距离传感器作为检测过程的第一部分，而土壤湿度传感器则决定应执行哪种分类操作。

1：搭建智能垃圾桶结构

我们首先制作了一个简单的双隔间垃圾桶结构。

一侧代表：

另一侧代表：

我们的原型使用轻质DIY材料制作而成。

你也可以使用以下材料自行搭建你的版本：

•泡沫板

•保温板

•纸板

•亚克力

•木材

•3D打印部件

关键部分是设置两个独立的废料区域，以及由伺服电机控制的可移动分拣装置。

2：安装分拣装置

将SG90伺服电机安装好，使其能够驱动分拣装置在两个容器之间移动。

对于我们的项目，我们使用三个重要的伺服位置：

当检测到干垃圾时，伺服电机旋转至干垃圾桶方向。

当检测到湿垃圾时，伺服电机旋转至湿垃圾桶方向。

每次操作后，伺服电机会返回原位：

这为系统准备接收下一个物体。

3：安装HC-SR04距离传感器

将HC-SR04超声波传感器安装在废料输入区域附近。

其作用是检测是否有物体靠近智能垃圾桶足够近。

本项目中，我们设定如下条件：

如果检测到的物体距离超过9厘米，则不执行分拣操作。

这有助于防止系统在分拣区域附近没有废料时误响应。

4：安装土壤湿度传感器

将土壤湿度传感器放置在能与废料样本相互作用的位置。

土壤湿度读数用于判断废弃物应送往干燥容器还是湿润容器。

对于我们的原型，阈值为：

和：

10 是我们原型中使用的传感器阈值。

根据您的传感器、材料和校准情况，您可能需要为自己的项目调整此阈值。

5：连接 MakerBuddy 组件

将 HC-SR04 传感器、土壤湿度传感器和 SG90 伺服电机连接到 MakerBuddy 物联网套件上。

MakerBuddy 连接示意图

MakerBuddy 的一个优势是，所有组件都可以通过其硬件接口直接连接，而无需搭建复杂的传统面包板电路。

完成所有连接后，为 MakerBuddy 控制器供电，并打开 MakerBuddy 控制面板。

6：理解新的多条件规则引擎

本项目展示了 MakerBuddy 一项重要的新功能：单个规则内可包含多个传感器条件。

传统的简单规则可能如下所示：

该规则仅考虑来自一个传感器的信息。

而使用全新的多条件规则引擎，我们可以创建如下的逻辑：

MakerBuddy 在执行操作前会评估两个条件。

这使得项目能够做出更加智能的决策。

7：创建干燥容器规则

第一个规则控制干燥容器。

在 MakerBuddy 规则引擎中创建一条新规则，并将其命名为：

选择：

对于第一个传感器，配置：

接下来，启用：

选择：

配置第二个传感器：

因此，完整的条件为：

干燥容器规则截图

8：添加干燥容器操作

现在添加当两个条件都为真时应执行的操作。

步骤1：

步骤2：

完整的干燥容器规则变为：

伺服电机首先向干燥废料容器移动，两秒后返回中立位置。

9：创建湿润容器规则

现在创建第二条规则并将其命名为：

再次选择：

配置第一个传感器：

启用：

选择：

配置第二个传感器：

完整条件变为：

湿润容器规则截图

10：添加湿润容器操作

配置第一个操作：

添加第二个操作：

完整的湿润容器规则变为：

伺服电机先向湿润废料容器移动，然后返回其中立位置。

11：理解“与”条件

本项目中最重要的部分是“与”条件。

请注意：

MakerBuddy 只有在两个条件都为真时才会执行相应操作。

例如：

但请考虑：

尽管湿度条件为真，但垃圾距离系统不够近。

因为我们使用的是：

两个条件都必须同时满足。

12：AND 与 OR 逻辑

MakerBuddy 多条件规则引擎支持将多个传感器条件组合起来。

AND 逻辑

使用 AND 时：

两个条件都必须为真。

对于这个智能垃圾桶：

在伺服电机移动之前。

OR 逻辑

使用 OR 时：

只需其中一个条件为真即可。

本项目中我们采用 AND 逻辑，因为只有当距离和湿度条件都满足时，才进行垃圾分类。

13：测试干垃圾检测

将一个相对干燥的物体放在土壤湿度传感器附近，并使其进入检测区域。

预期读数如下：

MakerBuddy 应执行：

分拣机制先向干垃圾容器移动，然后返回中心位置。

14：测试湿垃圾检测

现在使用产生土壤湿度读数高于阈值的材料来测试项目。

预期条件为：

MakerBuddy 应执行：

分拣机制先向湿垃圾容器移动，然后再返回其中性位置。

为什么需要两个传感器?

单个传感器只能提供一种信息。

例如，HC-SR04 可以告诉 MakerBuddy：

但它无法告诉我们该物体应放入湿垃圾还是干垃圾容器。

土壤湿度传感器提供了另一种信息：

当我们将这些输入结合起来时：

项目将变得智能得多。

为何多条件规则有用?

现实世界中的自动化系统通常在做出决策前需要来自多个传感器的信息。

新的 MakerBuddy 多条件规则引擎使我们无需手动编写传统的微控制器逻辑，即可尝试这些概念。

项目逻辑总结

完整的干垃圾规则为：

完整的湿垃圾规则为：

最终结果

我们已成功使用MakerBuddy物联网套件创建了一个智能湿干垃圾桶。

该项目结合了以下内容：

该项目还展示了重要的物理与计算融合概念：一个系统无需仅依赖单一传感器即可做出决策。通过将多个传感器条件结合AND/OR逻辑，我们可以构建出更加智能的自动化系统。

本文编译自hackster.io