1.研究目的及意义

随着城市化建设步伐的加快以及城镇化文明的建设，国家和地方也相继出台了相关的政策以加强城市环保建设。我国城市生活垃圾的年增长率大约在8%左右^[1]，由此造成的环境污染以及社会问题引起了社会广泛的关注。现有的垃圾收集模式主要是“垃圾桶--环卫工人人工--垃圾收集点--垃圾中转站--垃圾处理厂”，效率低，人工劳动强度大，且越来越多的城市居民小区、街道采用标准垃圾桶来盛放生活垃圾，这对垃圾自动收集的快速发展也提供了条件，目前，我国现有的垃圾车存在着效率低下，自动化程度低，人工施工大等问题，这直接影响了城市环境的建设。国外的垃圾车实现了半自动化设计，能够自动抓取垃圾桶并倒入到垃圾车厢中，真正达到了垃圾车的智能化收集垃圾。因此设计一款多自由度可控机构式垃圾车就是基于此市场需求而研发的一种新型环卫车辆，该新型垃圾车能对垃圾进行铲装、压缩和卸载，克服了现有垃圾车须人力装载或使用装载机进行装载的缺点，实现垃圾桶收集的自动化，是提高劳动生产率的一种有力工具。减少了装载过程中配套设施的使用，减少了工作量，降低了成本。

2.国内外研究现状

常用垃圾车可分为以下几种：压缩式垃圾车、摆臂式垃圾车、勾臂式垃圾车、挂桶式垃圾车等^[2]。摆臂式垃圾车和拉臂式垃圾车，这两种垃圾车结构较为相似，都是随车配备一个或多个垃圾斗，唯一不同的是其垃圾斗的上下方式不同，摆臂垃圾车是通过两支摆臂将垃圾斗摆上或摆下，而勾臂式垃圾车则是通过液压缸带动拉臂，对垃圾斗拉上或拉下，这两种车型都适合在城市的垃圾中转站、小区、学校等地方使用，方便快捷。挂桶式垃圾车，又叫自装卸式垃圾车，这种垃圾车通常和街道边的垃圾桶配套使用，其最大的特点是可自动将垃圾桶抓取、提升、倾倒、放下。整个作驾驶员完全在驾驶室内操作完成，效率高，通常用于街道两侧的垃圾桶内垃圾的收集运用。压缩式垃圾车，主要是侧重于垃圾的运输，通常的运用是将垃圾站内的垃圾运输到垃圾处理厂，集中处理。这类垃圾车都具有的特点是装载容积大，密封性好，便于收集和倾倒，最广泛的运用就是对垃圾回收站内的垃圾进行批量运输，将垃圾运送至指定的垃圾处理地点。

2.1国外垃圾车的发展现况

垃圾车在国外己日渐成熟，并得到广泛应用，其自动化程度己达到很高水准。在欧洲，垃圾车是以压缩式垃圾车为主。

环卫车辆全球需求量正在逐年增加，国外比较著名的环卫车生产厂家有，美国豪士科集团公司、美国史堪顿制造公司、德国Haller公司、德国Faun公司等。其中美国豪士科集团公司是世界规模最大的特种车辆和卡车车身生产厂商，拥有着最先进的技术。在第六届全美混合动力卡车用户论坛上，该公司推出了其应用于垃圾收集车上的、具有自主产权的混合动力驱动技术，该混合动力技术可以提高发动机的燃油经济性，降低使用成本，而且还能减少排放、减少发动机内外噪声。

侧装式垃圾车的发展尤为广泛。美国 Heil 公司的侧装式垃圾车 Sidewinder XTR。该车主要由外伸导轨、翻转机构以及垃圾桶抓手三部分组成，侧装式垃圾车 Sidewinder XTR 机械手安装于车厢与底盘之间，采用导轨式模式抓取垃圾桶^[3]。对于侧装式垃圾车来讲，收集垃圾过程主要分三步：第一，靠近垃圾桶过程。机械手通过自由伸展导轨，将末端手爪靠近垃圾桶；第二，夹紧垃圾桶过程。该过程主要考验机械手前端抓手设备的可靠性和准确性。第三，垃圾桶翻转过程。确定完成垃圾桶夹紧后，启动翻转机构迫使垃圾桶翻转 180 度。整个翻转过程伴随着外伸导轨的回缩，减小了翻转机构的力臂，缩短了垃圾收集时间。在整个过程中，侧装式垃圾车 Sidewinder XTR 的收集时间，收集重量，自由外伸可达 3m。但由于城市垃圾车操作人员的驾驶水平的差异，停车位置的随机性成为垃圾车在垃圾收集过程中遇到的主要问题。因此，真正实现机械手爪夹紧垃圾桶的动作，就必须先实现机械手对准垃圾桶的动作，而美国 Heil 公司的侧装式垃圾车在抓取垃圾桶前，必须依靠驾驶员通过操控整车的前进或后退来实现机械手和垃圾桶的对准动作，该方式既不经济又不实用，同时还缺乏准确性。

2.2国内垃圾车的发展现况