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1.研究背景和意义
随着我国经济迅速发展和城市化进程明显加快，城市人口持续地增加，在推动城市繁荣的同时带来了大量的生活垃圾，致使城市垃圾数量飞速上升，城市环境受到严重污染和破坏。生活垃圾急剧增长这一现实问题，引起了国家对环卫工作的高度重视，垃圾的收运工作已成为亟待增强和完善的问题。目前，垃圾收集和处理环节主要包括垃圾桶、环卫工人手推车、机动垃圾收运车、垃圾收集站、垃圾转运站和垃圾处理厂等，这些垃圾收集模式工作环境恶劣、效率低、劳动强度高、机械化、自动化和智能化水平低，基本依靠人为操作。对于现有的圾收集模式，垃圾收运设施和技术已无法快速地、及时地满足不断增加的垃圾需求，迫切需要在垃圾收集和转运环节，提高装配的机械化、自动化、智能化、网络化水平[1]。
国内对于垃圾收集技术的相关研究，主要集中于采用人工将垃圾桶移动至车边后上挂钩，再通过半自动方式对垃圾桶进行升降，以倾倒垃圾的方式。尽管许多国外公司已对垃圾车(通过机械手抓取垃圾桶的方式进行操作)进行生产，但此种垃圾车的操作方式仍存在看诸如机械手会撞到垃圾桶、无法实现机械手末端手爪自动对准垃圾桶的动作等问题[2]。因此，开展智能收集垃圾桶机械手的研究具有重大意义。它不仅具有广阔的市场需求，而且为城市的环保和形象创建提供有利的技术保障。
目前， 侧装式压缩垃圾车是我国垃圾车使用较多的一种车型， 它主要通过翻料机构将桶装的垃圾倾倒入垃圾车厢内，利用封闭式的垃圾箱完成城市生活垃圾的收集、运输以及最后的消除[3]。该垃圾收集方式很大部分工作在于垃圾桶和翻料机构挂钩的连挂，且该连挂工作主要通过环卫工人的手动操作完成。其工作环境恶劣、工作强度高、 装卸过程速度慢等，严重影响了垃圾车的正常使用率，以致正常城市的垃圾收集效率低。由于上述原因，面对环卫机械发展对垃圾桶自动收集机械手结构设计、功能性、可靠性、适用范围等方面的需求，设计一款垃圾桶自动收集机械手，能够使整个垃圾收集过程实现抓取、交接、装填、压缩与自卸一体化，实现智能化的垃圾桶连挂和自动抓取[4]，是环卫机械发展的必然趋势和要求。
2.国内外研究现状
2.1国内研究
20世纪80年代，我国垃圾车机械手的研究机构、改装生产企业通过引进、消化、吸收国外先进技术，加快了国产垃圾车机械手的研发和生产，使国产垃圾车机械手得到了一定发展，但由于起步较晚，国内垃圾车机械手与国外相比存在很大差距。近几年，国家不断加大力度对垃圾车机械手进行研制开发，国内一些垃圾车企业获得了一批成果，如盈峰环境、厦工楚胜、湖北程力专汽和福建龙马环卫等。近年来，国内已经有许多学者开始了这一方面的研究，不仅是垃圾收运车机械手方面，而且还涵盖了垃圾收运车一整套收运装置。
湖北程力专用车公司研制了侧装式垃圾车，垃圾车机械手采用吊升翻桶机构[5]，机械手安装于车厢一侧，主要由垃圾桶挂接机构、特定路径轨道、拉杆、翻转液压缸组成。其中翻转液压缸布置于车厢顶部，拉杆连接挂接机构和顶盖。在作业过程中，首先需要人工挂接垃圾桶，然后翻转液压缸动作，驱动顶盖打开，协同拉杆驱动挂接机构沿特定路径轨道上升到车厢开口处，待垃圾桶提升到一定空间位置后，挂接机构翻转180°，实现垃圾桶内垃圾倾倒到开口车厢内。该吊升翻桶机械手结构简单，密封性好，但自动化程度较低，需要人工挂接垃圾桶，浪费人力资本。
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