超視覺垃圾分揀機器人 上海交大供圖

沒(mei)有(you)身(shen)穿(chuan)厚(hou)重(zhong)工(gong)作(zuo)服(fu)的(de)工(gong)人(ren)，隻(zhi)有(you)不(bu)停(ting)往(wang)返(fan)的(de)機(ji)械(xie)手(shou)和(he)穿(chuan)插(cha)有(you)序(xu)的(de)輸(shu)送(song)軌(gui)道(dao)。此(ci)刻(ke)，上(shang)海(hai)交(jiao)大(da)中(zhong)英(ying)國(guo)際(ji)低(di)碳(tan)學(xue)院(yuan)研(yan)發(fa)的(de)超(chao)視(shi)覺(jiao)垃(la)圾(ji)分(fen)揀(jian)機(ji)器(qi)人(ren)正(zheng)在(zai)工(gong)作(zuo)。

這款超視覺垃圾分揀機器人“眼力”很好，可以快速在大量垃圾中精準識別可回收物
，每小時可分揀垃圾5400次。目前，這款機器人已進入技術推廣階段。

兩台機器人相當於54個工人

垃圾分類是一項工程量巨大、過(guo)程(cheng)重(zhong)複(fu)且(qie)枯(ku)燥(zao)的(de)工(gong)作(zuo)。通(tong)常(chang)垃(la)圾(ji)收(shou)儲(chu)後(hou)

，需(xu)要(yao)工(gong)人(ren)手(shou)工(gong)將(jiang)可(ke)回(hui)收(shou)的(de)物(wu)品(pin)從(cong)大(da)量(liang)垃(la)圾(ji)中(zhong)揀(jian)選(xuan)出(chu)來(lai)。這(zhe)一(yi)過(guo)程(cheng)中(zhong)，工(gong)人(ren)麵(mian)臨(lin)一(yi)定(ding)的(de)安(an)全(quan)風(feng)險(xian)。要(yao)處(chu)理(li)數(shu)量(liang)龐(pang)大(da)的(de)垃(la)圾(ji)，也(ye)意(yi)味(wei)著(zhe)工(gong)人(ren)需(xu)要(yao)長(chang)時(shi)間(jian)工(gong)作(zuo)，對(dui)工(gong)人(ren)的(de)體(ti)力(li)和(he)注(zhu)意(yi)力(li)都(dou)是(shi)很(hen)大(da)的(de)考(kao)驗(yan)。

生活垃圾來源廣、組成複雜

、性狀不一，傳統的礦物分選技術如篩分

、跳汰分選
、重力分選、渦電流分選等，均具有一定的局限性
，流程複雜、優化難度大
，且需要較多人工參與，難以滿足垃圾分類的需求

，急需有效的新技術作為補充。

如(ru)何(he)才(cai)能(neng)提(ti)高(gao)垃(la)圾(ji)分(fen)揀(jian)的(de)準(zhun)確(que)率(lv)和(he)效(xiao)率(lv)呢(ne)
？機(ji)器(qi)人(ren)技(ji)術(shu)和(he)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)是(shi)傳(chuan)統(tong)垃(la)圾(ji)處(chu)理(li)的(de)好(hao)幫(bang)手(shou)。隻(zhi)要(yao)提(ti)供(gong)電(dian)能(neng)，機(ji)器(qi)人(ren)就(jiu)能(neng)一(yi)直(zhi)工(gong)作(zuo)，十(shi)分(fen)適(shi)合(he)大(da)量(liang)、重複性、長時間的垃圾分揀工作。該項目負責人
、上海交大中英國際低碳學院副教授李佳介紹
，垃圾分揀機器人能保證工作質量、保障工人的健康
，同時還提高了垃圾以二次原材料身份重新進入生產過程的速度和質量。

目前
，一台超視覺垃圾分揀機器人可同時分揀多種不同品類的垃圾，有效分揀率達95%，每小時最高可分揀5400次，並可以全天候工作。“生產線上布置兩台這樣的分揀機器人，可替代54個分揀工人。” 李佳說。

打破智能分揀國際壟斷

垃圾分揀機器人的研發涉及光學、機械學
、軟ruan件jian等deng多duo學xue科ke，其qi技ji術shu門men檻kan非fei常chang高gao。當dang前qian國guo內nei垃la圾ji分fen揀jian自zi動dong化hua水shui平ping普pu遍bian偏pian低di，自zi動dong化hua分fen揀jian設she備bei嚴yan重zhong匱kui乏fa。國guo產chan垃la圾ji分fen揀jian設she備bei主zhu要yao集ji中zhong於yu中zhong低di端duan，高gao端duan分fen揀jian機ji器qi人ren市shi場chang長chang期qi被bei國guo外wai廠chang商shang壟long斷duan，且qie高gao端duan分fen揀jian機ji器qi人ren設she備bei價jia格ge昂ang貴gui，一yi般ban一yi台tai需xu要yao500萬~1000萬元。

數年來
，李佳團隊通過產學研聯合攻關，相繼突破了混雜物料圖像快速識別、高速精準麵激光空間定位、近紅外指紋材質識別、多維信息耦合聯用、機(ji)器(qi)人(ren)快(kuai)速(su)軌(gui)跡(ji)跟(gen)蹤(zong)等(deng)十(shi)餘(yu)項(xiang)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)，實(shi)現(xian)了(le)垃(la)圾(ji)精(jing)細(xi)分(fen)揀(jian)機(ji)器(qi)人(ren)核(he)心(xin)技(ji)術(shu)的(de)國(guo)產(chan)化(hua)，開(kai)發(fa)出(chu)與(yu)國(guo)外(wai)高(gao)端(duan)分(fen)揀(jian)機(ji)器(qi)人(ren)相(xiang)媲(pi)美(mei)的(de)產(chan)品(pin)
，打(da)破(po)了(le)垃(la)圾(ji)智(zhi)能(neng)分(fen)揀(jian)技(ji)術(shu)的(de)國(guo)際(ji)壟(long)斷(duan)。

李佳表示
，研究團隊通過機器視覺中的三種主流識別傳感係統，即CCD視覺、激光視覺、近紅外視覺相耦合，綜合判斷目標物的顏色、形狀
、紋理等外部特征與材質等內部特征，達到對垃圾的精準定位與細分判別。而後
，通過超視覺技術，實現對各品類、各形狀
、各表麵材料物品的識別，使逐個注冊物品3D模型的時代成為過去，極大降低了分揀成本。最後
，通過軌跡優化算法
，讓機械臂走最優路徑，提升分揀效率
；同時配合機器人軌跡跟蹤算法及抓放算法，實現對垃圾的自動分揀和人工替代。

推進行業技術升級

隨著我國持續推進垃圾分類製度，全國垃圾分類工作由點到麵、逐步展開。目前，全國46個重點城市先行先試
，積極施行垃圾分類，預計今年底46個重點城市將基本建成垃圾分類處理係統，2025年底前全國地級及以上城市將基本建成垃圾分類處理係統。

“這一過程中，超視覺垃圾分揀機器人可以為全國垃圾分揀工作降低成本，也可通過垃圾回收為環保企業增加收益。”李佳說。

李佳給記者算了一筆賬。以國內某中部省會城市為例
，該城市的生活垃圾中，食品廢物約占60%、紙類為2%、塑料為10%、玻璃為1%。廢品價格中，紙類3500元/噸
，塑料3000元/噸
，玻璃800元/噸。其中
，塑料與紙類的價值最高。據此數據，按每台設備每天正常工作20小時計算
，每天可挑揀200噸垃圾，挑中率按照90%計算，可挑選紙類3.6噸、塑料類18噸、玻璃1.8噸。預計回收物料價值6.8萬元。最重要的是
，垃圾回收使垃圾減量約10%
，減少了垃圾分類管理費用
，降低了國家治理的成本。

研(yan)發(fa)過(guo)程(cheng)中(zhong)，李(li)佳(jia)團(tuan)隊(dui)積(ji)極(ji)與(yu)業(ye)界(jie)同(tong)行(xing)企(qi)業(ye)交(jiao)流(liu)。下(xia)一(yi)步(bu)，研(yan)發(fa)團(tuan)隊(dui)將(jiang)與(yu)國(guo)內(nei)環(huan)保(bao)企(qi)業(ye)合(he)作(zuo)，共(gong)同(tong)開(kai)發(fa)更(geng)適(shi)合(he)市(shi)場(chang)需(xu)要(yao)的(de)超(chao)視(shi)覺(jiao)垃(la)圾(ji)分(fen)揀(jian)機(ji)器(qi)人(ren)。