CN102983460B - 人工智能充电系统中的智能插头装置 - Google Patents
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Abstract
一种电源插座领域的人工智能充电系统中的智能插头装置，与本发明以外的智能插座相配套，包括电源探测充电装置、无线电发射装置、微机单元、机械臂等；微机单元根据电源探测充电装置探测到智能机械或机器人需要充电时，指令无线电发射装置自动发出无线电信号，触发安装在墙面的智能插座发出无线电、红外光波和激光束定位信号，本发明自动跟踪这些定位信号后，驱动智能机械或机器人的动力机构移动到智能插座前，再驱动机械臂将其上的电源插头与智能插座上的电源插座进行精确定位，并准确插进电源插座进行充电，达到了自动寻找电源插座自动充电的目的。本发明性能优良、可靠性高、稳定性好、结构简单、成本低廉，同时安全可靠、易于实现。
Description
技术领域
本发明涉及高科技智能电源插座技术领域，尤其是涉及一种用于智能机械或机器人需要充电时，能引导其自动寻找电源插座位置、自动跟踪移动到电源插座前、自动分析判断定位，并驱动机械臂将插头准确插进电源插座进行充电的人工智能充电系统中的智能插头装置。
背景技术
目前国内外智能机械或机器人已经越来越多的进入人们的视野，甚至进入到我们的生活，如市场上出现的自动吸尘器就是一种简单的智能机械，能自动在地上团团转打扫卫生。智能机械或机器人都需要自带能源，大都使用蓄电池作为动力，但大多都不具备自动寻找电源插座自动充电的功能，从而使智能机械或机器人的使用产生了局限性。所以解决智能机械或机器人自动寻找电源插座自动充电的技术问题对大量推广使用现代智能机械或机器人技术将带来深远的意义。
发明内容
人工智能充电系统主要由智能插头装置、智能插座两部分组成，工作时，置于智能机械或机器人内的智能插头装置根据智能机械或机器人需要充电时的请求自动发出无线电信号，触发安装在建筑墙面并收到无线电信号的智能插座发出无线电和红外光波定位信号，智能插头装置自动跟踪定位信号，驱动智能机械或机器人的动力机构和机械臂移动到智能插座前，进行电源插头插座上下和左右精确定位，并根据智能插座最后发出的激光束定位信号，驱动机械臂将插头准确插进电源插座进行充电。
高精度人工智能充电系统的核心部件之一是智能插头装置，而智能插头装置是人工智能充电系统自动寻找电源插座自动充电的关键。
由于智能插头装置一方面必须通过无线电、红外光波、激光束进行即时通讯、机械控制和信息交换，另一方面还必须面对各种复杂的电磁干扰。因此对整个智能插头装置的设计要求很高。在电路方面必须接收灵敏度高、选择性好、品质因素优、抗温漂、抗干扰、响应速度快、能远距离自动寻找电源插座和长期连续工作。
综上所述，为了解决智能机械或机器人不具备自动寻找电源插座自动充电的技术问题和设计中的难度。本发明提供一种用于智能机械或机器人需要充电时，能引导其自动寻找电源插座位置、自动跟踪移动到电源插座前、自动分析判断定位，并驱动机械臂将插头准确插进电源插座进行充电的人工智能充电系统中的智能插头装置。本发明不仅具有接收灵敏度高、选择性好、品质因素优、抗温漂、抗干扰、响应速度快、能远距离自动寻找电源插座和长期连续工作；而且性能优良、可靠性高、稳定性好、结构简单、成本低廉，可广泛用于智能机械或机器人，利于推广使用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种人工智能充电系统中的智能插头装置，与本发明以外的智能插座相配套，此人工智能充电系统中的智能插头装置包括：
一个电源探测充电装置，用于探测智能机械或机器人电源是否需要充电，并反馈给微机单元，按微机单元的指令决定是否开关充电回路；
一个无线电发射装置，用于根据微机单元的指令发出第一次无线电载波I信号，触发安装在建筑墙面并收到无线电载波I信号的智能插座发出无线电和红外光波定位信号，发出第二次无线电载波II信号，触发收到无线电载波II信号的智能插座最终发出激光束定位信号，发出第三次无线电载波III信号，触发收到无线电载波III信号的智能插座关闭发出的无线电、红外光波定位信号和激光束定位信号；
一个微机单元，用于根据电源探测充电装置、寻位及横向电路通道内的定位信号采集器A、纵向电路通道内的纵向定位信号采集器B、光电模块反馈的数据分析判断，自动控制电源探测充电装置的充电状态和无线电发射装置的发射状态，及自动控制寻位及横向电路通道和纵向电路通道内的双路第一可编程放大器A、双路第二可编程放大器A、双路第一可编程放大器B、双路第二可编程放大器B的增益，以及自动控制信号转换电路的电路切换；并通过内部的比例方向舵接口电路输出方向比例信号控制驱动智能机械或机器人的动力机构和机械臂完成自动寻找电源插座自动充电的工作，以及完成充电后，发出指令使机械臂拔出电源插头复位；
一个寻位及横向电路通道，用于双路接收智能插座发送的无线电和红外光波定位信号，并经双路放大滤波、差动放大、定位信号采集输出包含有左右驱动方向(正负电平)、远近方向(信号强度)、对准定位(零电平)等定位信号；
一个纵向电路通道，用于双路接收智能插座发送的红外光波定位信号，并经双路放大滤波、差动放大、定位信号采集输出包含有上下驱动方向(正负电平)、对准定位(零电平)等信息的定位信号；
一个光电模块，光电管安装在机械臂前端电源插头上，用于将接收到的激光束定位信号转为控制信号输入到与之互连的微机单元输入端；
一个机械臂，由电源插头、升降机构、推进机构、升降驱动电路、推进驱动电路组成，电源插头安装在推进机构前端，用于根据微机单元的指令由升降驱动电路驱动升降机构完成电源插头上下精确定位，由推进驱动电路驱动推进机构一方面使电源插头沿轴心正反转微微摆动完成水平精确定位，另一方面在完成最终精确定位后，将电源插头准确插进智能插座上的电源插座，并在完成充电后，根据微机单元的指令拔出电源插头复位；
所述的微机单元中烧录固化了相应的软件功能程序，该程序包含了初始化程序、操作程序、数据处理等软件程序，分别与电源探测充电装置、寻位及横向电路通道内的定位信号采集器A、纵向电路通道内的纵向定位信号采集器B、光电模块、智能机械或机器人的动力机构、机械臂升降驱动电路、推进驱动电路互连，以及与无线电发射装置，寻位及横向电路通道和纵向电路通道内的双路第一可编程放大器A、双路第二可编程放大器A、双路第一可编程放大器B、双路第二可编程放大器B、双路控制信号转换电路的控制端互连；
工作时，当电源探测充电装置探测到智能机械或机器人电源需要充电时，将信息反馈给微机单元，微机单元一边发出指令使电源探测充电装置接通充电回路做好充电准备，一边发出指令使无线电发射装置发出第一次无线电载波I信号，触发安装在建筑墙面并收到无线电载波I信号的智能插座发出无线电和红外光波定位信号；并通过寻位及横向电路通道双路接收这些信号，经双路放大滤波、差动放大、定位信号采集，输出包含有左右驱动方向(正负电平)、远近方向(信号强度)、对准定位(零电平)等定位信号；采集后的定位信号输入到与之互连的微机单元进行数据处理，经微机单元内部的比例方向舵接口电路输出方向比例信号控制驱动智能机械或机器人的动力机构移动到智能插座前并横向对准电源插座；
当微机单元对接收到的所有数据进行分析判断确认推进机构已经将电源插头准确移动到智能插座正前方时，发出指令使无线电发射装置发出第二次无线电载波II信号，触发收到无线电载波II信号的智能插座发出最终激光束定位信号，并通过光电模块将接收到的激光束定位信号转为控制信号输入到与之互连的微机单元输入端进行数据处理，经微机单元内部的比例方向舵接口电路输出方向比例信号，立即控制机械臂的推进驱动电路驱动其推进机构将电源插头准确插进电源插座进行充电；
当电源探测充电装置反馈充电结束信号后，微机单元一边发出指令使电源探测充电装置关断充电回路返回工作状态，并使机械臂拔出电源插头复位，一边发出第三次无线电载波III信号，触发收到无线电载波III信号的智能插座关闭发出的无线电和红外光波定位信号、激光束定位信号，进入下一个轮回，从而达到自动寻找电源插座自动进行充电的目的。
所述的寻位及横向电路通道包括：
一对无线电调谐接收头，两个按一定的水平距离安装，用于两路同时立体式接收智能插座发送的无线电定位信号，两路同时立体式接收的无线电定位信号的幅度差值和信号强度可以定位智能插座的三维方向；
一对横向红外光波接收模块，两个红外光波接收光电管分别安装在机械臂前端电源插头的左右处，用于两路同时立体式接收智能插座发送的红外光波定位信号，两路同时立体式接收的红外光波定位信号的幅度差值和信号强度可以定位智能插座的三维方向；
一个信号转换电路，用于由微机单元根据纵向定位信号采集器B输入的信号判断是否进入红外光波定位信号范围，如未进入，接通双路无线电调谐接收头连接双路第一可编程放大器A，如已进入，则接通双路横向红外光波接收模块连接双路第一可编程放大器A；
一对第一可编程放大器A，用于放大双路无线电调谐接收头或横向红外光波接收模块输入的无线电或红外光波定位信号；
一对第一带通滤波器A，用于滤去双路第一可编程放大器A输入的无线电或红外光波定位信号的杂波；
一对第二可编程放大器A，用于再次放大双路第一带通滤波器A输入的无线电或红外光波定位信号；
一对第二带通滤波器A，用于再次滤去双路第二可编程放大器A输入的无线电或红外光波定位信号的杂波；
一对整流器A，用于将双路第二带通滤波器A输入的无线电或红外光波定位信号整流转为双路直流定位信号；
一个差动放大器A，用于根据双路整流器A输入的双路直流定位信号的幅度差异和差动特性，差动解析出包含左右驱动方向(正负电平)、远近方向(信号强度)、定位对准(零电平)等定位信息；
一个定位信号采集器A，用于对差动放大器A提供的包含左右驱动方向(正负电平)、远近方向(信号强度)、定位对准(零电平)等定位信号进行整理、量化、转换；
所述的双路无线电调谐接收头和双路横向红外光波接收模块将接收的无线电定位信号和红外光波定位信号分别送入与之互连的双路信号转换电路，双路信号转换电路由微机单元根据纵向定位信号采集器B输入的信号判断是否进入红外光波定位信号范围，如未进入，接通双路无线电调谐接收头连接双路第一可编程放大器A，如已进入，则接通双路横向红外光波接收模块连接双路第一可编程放大器A；
双路信号转换电路判断结束后将定位信号分别送入与之互连的双路第一可编程放大器A，双路第一可编程放大器A将定位信号放大后分别输入与之互连的双路第一带通滤波器A，双路第一带通滤波器A将滤去杂波后的定位信号送入与之互连的双路第二可编程放大器A进行再一次编程放大，同时，双路第一可编程放大器A，双路第二可编程放大器A的增益由微机单元按技术要求进行自动控制；
双路第二可编程放大器A放大后的定位信号送入与之互连的双路第二带通滤波器A进行再一次滤波后送入与之互连的双路整流器A，双路整流器A将双路定位信号整流转为双路直流定位信号后送入与之互连的差动放大器A；由于输入的双路直流定位信号的幅度有差异和差动放大器A的差动特性，所以经过差动放大器A放大的定位信号已经包含左右驱动方向(正负电平)、远近方向(信号强度)、对准定位(零电平)等定位信息；
差动放大器A将含有左右驱动方向(正负电平)、远近方向(信号强度)、对准定位(零电平)的信号送入与之互连的定位信号采集器A进行定位信号采集，其输出的信号随双路无线电调谐接收头或双路横向红外光波接收模块接收的定位信号幅度的差值而改变，采集后的信号输入到与之互连的微机单元进行数据处理，经微机单元内部的比例方向舵接口电路输出方向比例信号控制驱动智能机械或机器人的动力机构移动到智能插座前横向对准，从而达到自动寻找电源插座，自动横向对准电源插座的目的。
所述的纵向电路通道包括：
一对纵向红外光波接收模块，两个红外光波接收光电管分别安装在机械臂前端电源插头的上下处，用于两路同时立体式接收智能插座发送的红外光波定位信号，两路同时立体式接收的红外光波定位信号的幅度差值可以用于定位智能插座的上下方向；
一对第一可编程放大器B，用于放大纵向红外光波接收模块输入的红外光波定位信号；
一对第一带通滤波器B，用于滤去双路第一可编程放大器B输入的红外光波定位信号的杂波；
一对第二可编程放大器B，用于再次放大双路第一带通滤波器B输入的红外光波定位信号；
一对第二带通滤波器B，用于再次滤去双路第二可编程放大器B输入的红外光波定位信号的杂波；
一对整流器B，用于将双路第二带通滤波器B输入的红外光波定位信号整流转为双路直流定位信号；
一个差动放大器B，用于根据双路整流器B输入的双路直流定位信号的幅度差异和差动特性，差动解析出包含上下驱动方向(正负电平)、定位对准(零电平)等定位信息；
一个纵向定位信号采集器B，用于对差动放大器B提供的包含上下驱动方向(正负电平)、定位对准(零电平)等定位信号进行整理、量化、转换；
所述的双路纵向红外光波接收模块将接收的红外光波定位信号分别送入与之互连的双路第一可编程放大器B，双路第一可编程放大器B将定位信号放大后分别输入与之互连的双路第一带通滤波器B，双路第一带通滤波器B将滤去杂波后的定位信号送入与之互连的双路第二可编程放大器B进行再一次编程放大，同时，双路第一可编程放大器B，双路第二可编程放大器B的增益由微机单元按技术要求进行自动控制；
双路第二可编程放大器B放大后的定位信号送入与之互连的双路第二带通滤波器B进行再一次滤波后送入与之互连的双路整流器B，双路整流器B将双路定位信号整流转为双路直流定位信号后送入与之互连的差动放大器B；由于输入的双路直流定位信号的幅度有差异和差动放大器B的差动特性，所以经过差动放大器B放大的定位信号已经包含上下驱动方向(正负电平)、对准定位(零电平)等定位信息；
差动放大器B将含有含上下驱动方向(正负电平)、对准定位(零电平)的信号送入与之互连的纵向定位信号采集器B进行定位信号采集，其输出的信号随双路纵向红外光波接收模块接收的定位信号幅度的差值而改变，采集后的信号输入到与之互连的微机单元进行数据处理，经微机单元内部的比例方向舵接口电路输出纵向比例信号控制机械臂的升降驱动电路、推进驱动电路机驱动其升降机构、推进机构将电源插头准确移动到智能插座正前方纵向对准，从而达到自动对准电源插座的目的。
由于本发明采用上述技术方案，所以由本发明和本发明以外的智能插座组成的人工智能充电系统，达到了自动寻找电源插座位置、自动跟踪移动到电源插座前、自动分析判断定位，并驱动机械臂将插头准确插进电源插座进行充电的目的。
本发明的有益效果是：
1.由于本发明采用上述技术方案，不仅具有接收灵敏度高、选择性好、品质因素优、抗温漂、抗干扰、响应速度快、能远距离自动寻找电源插座和长期连续工作；而且性能优良、可靠性高、稳定性好、结构简单、成本低廉，达到了自动寻找电源插座自动充电的目的，可广泛用于智能机械或机器人。
2.由于采用了智能插头装置、智能插座两部分组成的人工智能充电系统，所以具有自动寻找电源插座位置、自动跟踪移动到电源插座前、自动分析判断定位，并驱动机械臂将插头准确插进电源插座进行充电的功能、显著提高了智能机械或机器人综合性能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明；
图1是本发明实施例的电原理方框示意图；
图2是本发明实施例的寻位及横向电路通道电原理方框示意图；
图3是本发明实施例的纵向电路通道电原理方框示意图。
图中：1电源探测充电装置、2无线电发射装置、3微机单元、4寻位及横向电路通道、5纵向电路通道、6光电模块、7机械臂、8无线电调谐接收头、9横向红外光波接收模块、10信号转换电路、11第一可编程放大器A、12第一带通滤波器A、13第二可编程放大器A、14第二带通滤波器A、15整流器A、16差动放大器A、17定位信号采集器A、18纵向红外光波接收模块、19第一可编程放大器B、20第一带通滤波器B、21第二可编程放大器B、22第二带通滤波器B、23整流器B、24差动放大器B、25纵向定位信号采集器B。
具体实施方式
在图1、图2、图3中，电源探测充电装置(1)用于探测智能机械或机器人电源是否需要充电，并反馈给微机单元(3)，按微机单元(3)的指令决定是否开关充电回路；
无线电发射装置(2)用于根据微机单元(3)的指令发出第一次无线电载波I信号，触发安装在建筑墙面并收到无线电载波I信号的智能插座发出无线电和红外光波定位信号，发出第二次无线电载波II信号，触发收到无线电载波II信号的智能插座最终发出激光束定位信号，发出第三次无线电载波III信号，触发收到无线电载波III信号的智能插座关闭发出的无线电、红外光波定位信号和激光束定位信号；
微机单元(3)用于根据电源探测充电装置(1)、寻位及横向电路通道(4)内的定位信号采集器A(17)、纵向电路通道(5)内的纵向定位信号采集器B(25)、光电模块(6)反馈的数据分析判断，自动控制电源探测充电装置(1)的充电状态和无线电发射装置(2)的发射状态，及自动控制寻位及横向电路通道(4)和纵向电路通道(5)内的双路第一可编程放大器A(11)、双路第二可编程放大器A(13)、双路第一可编程放大器B(19)、双路第二可编程放大器B(21)的增益，以及自动控制信号转换电路(10)的电路切换；并通过内部的比例方向舵接口电路输出方向比例信号控制驱动智能机械或机器人的动力机构和机械臂(7)完成自动寻找电源插座自动充电的工作，以及完成充电后，发出指令使机械臂(7)拔出电源插头复位；
寻位及横向电路通道(4)用于双路接收智能插座发送的无线电和红外光波定位信号，并经双路放大滤波、差动放大、定位信号采集输出包含有左右驱动方向(正负电平)、远近方向(信号强度)、对准定位(零电平)等定位信号；
纵向电路通道(5)用于双路接收智能插座发送的红外光波定位信号，并经双路放大滤波、差动放大、定位信号采集输出包含有上下驱动方向(正负电平)、对准定位(零电平)等信息的定位信号；
光电模块(6)上的光电管安装在机械臂(7)前端电源插头上，用于将接收到的激光束定位信号转为控制信号输入到与之互连的微机单元(3)输入端；
机械臂(7)由电源插头、升降机构、推进机构、升降驱动电路、推进驱动电路组成，电源插头安装在推进机构前端，用于根据微机单元(3)的指令由升降驱动电路驱动升降机构完成电源插头上下精确定位，由推进驱动电路驱动推进机构一方面使电源插头沿轴心正反转微微摆动完成水平精确定位，另一方面在完成最终精确定位后，将电源插头准确插进智能插座上的电源插座，并在完成充电后，根据微机单元(3)的指令拔出电源插头复位；
所述的微机单元(3)中烧录固化了相应的软件功能程序，该程序包含了初始化程序、操作程序、数据处理等软件程序，分别与电源探测充电装置(1)、寻位及横向电路通道(4)内的定位信号采集器A(17)、纵向电路通道(5)内的纵向定位信号采集器B(25)、光电模块(6)、智能机械或机器人的动力机构、机械臂(7)升降驱动电路、推进驱动电路互连，以及与无线电发射装置(2)，寻位及横向电路通道(4)和纵向电路通道(5)内的双路第一可编程放大器A(11)、双路第二可编程放大器A(13)、双路第一可编程放大器B(19)、双路第二可编程放大器B(21)、双路控制信号转换电路(10)的控制端互连；
工作时，当电源探测充电装置(1)探测到智能机械或机器人电源需要充电时，将信息反馈给微机单元(3)，微机单元(3)一边发出指令使电源探测充电装置(1)接通充电回路做好充电准备，一边发出指令使无线电发射装置(2)发出第一次无线电载波I信号，触发安装在建筑墙面并收到无线电载波I信号的智能插座发出无线电和红外光波定位信号；并通过寻位及横向电路通道(4)双路接收这些信号，经双路放大滤波、差动放大、定位信号采集，输出包含有左右驱动方向(正负电平)、远近方向(信号强度)、对准定位(零电平)等定位信号；采集后的定位信号输入到与之互连的微机单元(3)进行数据处理，经微机单元(3)内部的比例方向舵接口电路输出方向比例信号控制驱动智能机械或机器人的动力机构移动到智能插座前并横向对准电源插座；
当微机单元(3)对接收到的所有数据进行分析判断确认推进机构已经将电源插头准确移动到智能插座正前方时，发出指令使无线电发射装置(2)发出第二次无线电载波II信号，触发收到无线电载波II信号的智能插座发出最终激光束定位信号，并通过光电模块(6)将接收到的激光束定位信号转为控制信号输入到与之互连的微机单元(3)输入端进行数据处理，经微机单元(3)内部的比例方向舵接口电路输出方向比例信号，立即控制机械臂(7)的推进驱动电路驱动其推进机构将电源插头准确插进电源插座进行充电；
当电源探测充电装置(1)反馈充电结束信号后，微机单元(3)一边发出指令使电源探测充电装置(1)关断充电回路返回工作状态，并使机械臂(7)拔出电源插头复位，一边发出第三次无线电载波III信号，触发收到无线电载波III信号的智能插座关闭发出的无线电和红外光波定位信号、激光束定位信号，进入下一个轮回，从而达到自动寻找电源插座自动进行充电的目的。
在图2中，所述的寻位及横向电路通道(4)包括：
一对无线电调谐接收头(8)，两个按一定的水平距离安装，用于两路同时立体式接收智能插座发送的无线电定位信号，两路同时立体式接收的无线电定位信号的幅度差值和信号强度可以定位智能插座的三维方向；
一对横向红外光波接收模块(9)，两个红外光波接收光电管分别安装在机械臂(7)前端电源插头的左右处，用于两路同时立体式接收智能插座发送的红外光波定位信号，两路同时立体式接收的红外光波定位信号的幅度差值和信号强度可以定位智能插座的三维方向；
一个信号转换电路(10)，用于由微机单元(3)根据纵向定位信号采集器B(25)输入的信号判断是否进入红外光波定位信号范围，如未进入，接通双路无线电调谐接收头(8)连接双路第一可编程放大器A(11)，如已进入，则接通双路横向红外光波接收模块(9)连接双路第一可编程放大器A(11)；
一对第一可编程放大器A(11)，用于放大双路无线电调谐接收头(8)或横向红外光波接收模块(9)输入的无线电或红外光波定位信号；
一对第一带通滤波器A(12)，用于滤去双路第一可编程放大器A(11)输入的无线电或红外光波定位信号的杂波；
一对第二可编程放大器A(13)，用于再次放大双路第一带通滤波器A(12)输入的无线电或红外光波定位信号；
一对第二带通滤波器A(14)，用于再次滤去双路第二可编程放大器A(13)输入的无线电或红外光波定位信号的杂波；
一对整流器A(15)，用于将双路第二带通滤波器A(14)输入的无线电或红外光波定位信号整流转为双路直流定位信号；
一个差动放大器A(16)，用于根据双路整流器A(15)输入的双路直流定位信号的幅度差异和差动特性，差动解析出包含左右驱动方向(正负电平)、远近方向(信号强度)、定位对准(零电平)等定位信息；
一个定位信号采集器A(17)，用于对差动放大器A(16)提供的包含左右驱动方向(正负电平)、远近方向(信号强度)、定位对准(零电平)等定位信号进行整理、量化、转换；
所述的双路无线电调谐接收头(8)和双路横向红外光波接收模块(9)将接收的无线电定位信号和红外光波定位信号分别送入与之互连的双路信号转换电路(10)，双路信号转换电路(10)由微机单元(3)根据纵向定位信号采集器B(25)输入的信号判断是否进入红外光波定位信号范围，如未进入，接通双路无线电调谐接收头(8)连接双路第一可编程放大器A(11)，如已进入，则接通双路横向红外光波接收模块(9)连接双路第一可编程放大器A(11)；
双路信号转换电路(10)判断结束后将定位信号分别送入与之互连的双路第一可编程放大器A(11)，双路第一可编程放大器A(11)将定位信号放大后分别输入与之互连的双路第一带通滤波器A(12)，双路第一带通滤波器A(12)将滤去杂波后的定位信号送入与之互连的双路第二可编程放大器A(13)进行再一次编程放大，同时，双路第一可编程放大器A(11)，双路第二可编程放大器A(13)的增益由微机单元(3)按技术要求进行自动控制；
双路第二可编程放大器A(13)放大后的定位信号送入与之互连的双路第二带通滤波器A(14)进行再一次滤波后送入与之互连的双路整流器A(15)，双路整流器A(15)将双路定位信号整流转为双路直流定位信号后送入与之互连的差动放大器A(16)；由于输入的双路直流定位信号的幅度有差异和差动放大器A(16)的差动特性，所以经过差动放大器A(16)放大的定位信号已经包含左右驱动方向(正负电平)、远近方向(信号强度)、对准定位(零电平)等定位信息；
差动放大器A(16)将含有左右驱动方向(正负电平)、远近方向(信号强度)、对准定位(零电平)的信号送入与之互连的定位信号采集器A(17)进行定位信号采集，其输出的信号随双路无线电调谐接收头(8)或双路横向红外光波接收模块(9)接收的定位信号幅度的差值而改变，采集后的信号输入到与之互连的微机单元(3)进行数据处理，经微机单元(3)内部的比例方向舵接口电路输出方向比例信号控制驱动智能机械或机器人的动力机构移动到智能插座前横向对准，从而达到自动寻找电源插座，自动横向对准电源插座的目的。
在图3中，所述的纵向电路通道(5)包括：
一对纵向红外光波接收模块(18)，两个红外光波接收光电管分别安装在机械臂(7)前端电源插头的上下处，用于两路同时立体式接收智能插座发送的红外光波定位信号，两路同时立体式接收的红外光波定位信号的幅度差值可以用于定位智能插座的上下方向；
一对第一可编程放大器B(19)，用于放大纵向红外光波接收模块(18)输入的＝红外光波定位信号；
一对第一带通滤波器B(20)，用于滤去双路第一可编程放大器B(19)输入的红外光波定位信号的杂波；
一对第二可编程放大器B(21)，用于再次放大双路第一带通滤波器B(20)输入的红外光波定位信号；
一对第二带通滤波器B(22)，用于再次滤去双路第二可编程放大器B(21)输入的红外光波定位信号的杂波；
一对整流器B(23)，用于将双路第二带通滤波器B(22)输入的红外光波定位信号整流转为双路直流定位信号；
一个差动放大器B(24)，用于根据双路整流器B(23)输入的双路直流定位信号的幅度差异和差动特性，差动解析出包含上下驱动方向(正负电平)、定位对准(零电平)等定位信息；
一个纵向定位信号采集器B(25)，用于对差动放大器B(24)提供的包含上下驱动方向(正负电平)、定位对准(零电平)等定位信号进行整理、量化、转换；
所述的双路纵向红外光波接收模块(18)将接收的红外光波定位信号分别送入与之互连的双路第一可编程放大器B(19)，双路第一可编程放大器B(19)将定位信号放大后分别输入与之互连的双路第一带通滤波器B(20)，双路第一带通滤波器B(20)将滤去杂波后的定位信号送入与之互连的双路第二可编程放大器B(21)进行再一次编程放大，同时，双路第一可编程放大器B(19)，双路第二可编程放大器B(21)的增益由微机单元(3)按技术要求进行自动控制；
双路第二可编程放大器B(21)放大后的定位信号送入与之互连的双路第二带通滤波器B(22)进行再一次滤波后送入与之互连的双路整流器B(23)，双路整
流器B(23)将双路定位信号整流转为双路直流定位信号后送入与之互连的差动放大器B(24)；由于输入的双路直流定位信号的幅度有差异和差动放大器B(24)的差动特性，所以经过差动放大器B(24)放大的定位信号已经包含上下驱动方向(正负电平)、对准定位(零电平)等定位信息；
差动放大器B(24)将含有含上下驱动方向(正负电平)、对准定位(零电平)的信号送入与之互连的纵向定位信号采集器B(25)进行定位信号采集，其输出的信号随双路纵向红外光波接收模块(18)接收的定位信号幅度的差值而改变，采集后的信号输入到与之互连的微机单元(3)进行数据处理，经微机单元(3)内部的比例方向舵接口电路输出纵向比例信号控制机械臂(7)的升降驱动电路、推进驱动电路机驱动其升降机构、推进机构将电源插头准确移动到智能插座正前方纵向对准，从而达到自动对准电源插座的目的。
Claims (3)
1.一种人工智能充电系统中的智能插头装置，与该智能插头装置以外的人工智能充电系统中的智能插座相配套，其特征是：包括：
一个电源探测充电装置，用于探测智能机械或机器人电源是否需要充电，并反馈给微机单元，按微机单元的指令决定是否开关充电回路；
一个无线电发射装置，用于根据微机单元的指令发出第一次无线电载波Ⅰ信号，触发安装在建筑墙面并收到无线电载波Ⅰ信号的智能插座发出无线电和红外光波定位信号，发出第二次无线电载波Ⅱ信号，触发收到无线电载波Ⅱ信号的智能插座最终发出激光束定位信号，发出第三次无线电载波Ⅲ信号，触发收到无线电载波Ⅲ信号的智能插座关闭发出的无线电、红外光波定位信号和激光束定位信号；
一个微机单元，用于根据电源探测充电装置、寻位及横向电路通道内的定位信号采集器A、纵向电路通道内的纵向定位信号采集器B、光电模块反馈的数据分析判断，自动控制电源探测充电装置的充电状态和无线电发射装置的发射状态，及自动控制寻位及横向电路通道和纵向电路通道内的双路第一可编程放大器A、双路第二可编程放大器A、双路第一可编程放大器B、双路第二可编程放大器B的增益，以及自动控制信号转换电路的电路切换；并通过内部的比例方向舵接口电路输出方向比例信号控制驱动智能机械或机器人的动力机构和机械臂完成自动寻找电源插座自动充电的工作，以及完成充电后，发出指令使机械臂拔出电源插头复位；
一个寻位及横向电路通道，用于双路接收智能插座发送的无线电和红外光波定位信号，并经双路放大滤波、差动放大、定位信号采集输出包含有左右驱动方向、远近方向、对准定位定位信号；
一个纵向电路通道，用于双路接收智能插座发送的红外光波定位信号，并经双路放大滤波、差动放大、定位信号采集输出包含有上下驱动方向、对准定位信息的定位信号；
一个光电模块，光电管安装在机械臂前端电源插头上，用于将接收到的激光束定位信号转为控制信号输入到与之互连的微机单元输入端；
一个机械臂，由电源插头、升降机构、推进机构、升降驱动电路、推进驱动电路组成，电源插头安装在推进机构前端，用于根据微机单元的指令由升降驱动电路驱动升降机构完成电源插头上下精确定位，由推进驱动电路驱动推进机构一方面使电源插头沿轴心正反转微微摆动完成水平精确定位，另一方面在完成最终精确定位后，将电源插头准确插进智能插座上的电源插座，并在完成充电后，根据微机单元的指令拔出电源插头复位；
所述的微机单元中烧录固化了相应的软件功能程序，该程序包含了初始化程序、操作程序、数据处理软件程序，分别与电源探测充电装置、寻位及横向电路通道内的定位信号采集器A、纵向电路通道内的纵向定位信号采集器B、光电模块、智能机械或机器人的动力机构、机械臂升降驱动电路、机械臂推进驱动电路互连，以及与无线电发射装置，寻位及横向电路通道和纵向电路通道内的双路第一可编程放大器A、双路第二可编程放大器A、双路第一可编程放大器B、双路第二可编程放大器B、双路控制信号转换电路的控制端互连。
2.根据权利要求1所述的一种人工智能充电系统中的智能插头装置，其特征是：所述的寻位及横向电路通道包括：
一对无线电调谐接收头，两个按一定的水平距离安装，用于两路同时立体式接收智能插座发送的无线电定位信号，两路同时立体式接收的无线电定位信号的幅度差值和信号强度可以定位智能插座的三维方向；
一对横向红外光波接收模块，两个红外光波接收光电管分别安装在机械臂推进机构前端电源插头的左右处，用于两路同时立体式接收智能插座发送的红外光波定位信号，两路同时立体式接收的红外光波定位信号的幅度差值和信号强度可以定位智能插座的三维方向；
一个信号转换电路，用于由微机单元根据纵向定位信号采集器B输入的信号判断是否进入红外光波定位信号范围，如未进入，接通双路无线电调谐接收头连接双路第一可编程放大器A，如已进入，则接通双路横向红外光波接收模块连接双路第一可编程放大器A；
一对第一可编程放大器A，用于放大双路无线电调谐接收头或横向红外光波接收模块输入的无线电或红外光波定位信号；
一对第一带通滤波器A，用于滤去双路第一可编程放大器A输入的无线电或红外光波定位信号的杂波；
一对第二可编程放大器A，用于再次放大双路第一带通滤波器A输入的无线电或红外光波定位信号；
一对第二带通滤波器A，用于再次滤去双路第二可编程放大器A输入的无线电或红外光波定位信号的杂波；
一对整流器A，用于将双路第二带通滤波器A输入的无线电或红外光波定位信号整流转为双路直流定位信号；
一个差动放大器A，用于根据双路整流器A输入的双路直流定位信号的幅度差异和差动特性，差动解析出包含左右驱动方向、远近方向、定位对准定位信息；
一个定位信号采集器A，用于对差动放大器A提供的包含左右驱动方向、远近方向、定位对准定位信号进行整理、量化、转换；
所述的双路无线电调谐接收头和双路横向红外光波接收模块将接收的无线电定位信号和红外光波定位信号分别送入与之互连的双路信号转换电路，双路信号转换电路由微机单元判断转换后将双路定位信号分别送入与之互连的双路第一可编程放大器A，双路第一可编程放大器A将双路定位信号放大后分别输入与之互连的双路第一带通滤波器A,双路第一带通滤波器A将滤去杂波后的双路定位信号分别送入与之互连的双路第二可编程放大器A，双路第二可编程放大器A将再次放大后的双路定位信号分别送入与之互连的双路第二带通滤波器A进行再次滤波后送入与之互连的双路整流器A，双路整流器A将双路定位信号整流转为双路直流定位信号后送入与之互连的差动放大器A，差动放大器A将差动解析出的含有左右驱动方向、远近方向、对准定位的信号送入与之互连的定位信号采集器A进行定位信号采集，采集后的信号输入到与之互连的微机单元进行数据处理，经微机单元内部的比例方向舵接口电路输出方向比例信号控制驱动智能机械或机器人的动力机构移动到智能插座前横向对准。
3.根据权利要求1所述的一种人工智能充电系统中的智能插头装置，其特征是：所述的纵向电路通道包括：
一对纵向红外光波接收模块，两个红外光波接收光电管分别安装在机械臂推进机构前端电源插头的上下处，用于两路同时立体式接收智能插座发送的红外光波定位信号，两路同时立体式接收的红外光波定位信号的幅度差值可以用于定位智能插座的上下方向；
一对第一可编程放大器B，用于放大纵向红外光波接收模块输入的红外光波定位信号；
一对第一带通滤波器B，用于滤去双路第一可编程放大器B输入的红外光波定位信号的杂波；
一对第二可编程放大器B，用于再次放大双路第一带通滤波器B输入的红外光波定位信号；
一对第二带通滤波器B，用于再次滤去双路第二可编程放大器B输入的红外光波定位信号的杂波；
一对整流器B，用于将双路第二带通滤波器B输入的红外光波定位信号整流转为双路直流定位信号；
一个差动放大器B，用于根据双路整流器B输入的双路直流定位信号的幅度差异和差动特性，差动解析出包含上下驱动方向、定位对准定位信息；
一个纵向定位信号采集器B，用于对差动放大器B提供的包含上下驱动方向、定位对准定位信号进行整理、量化、转换；
所述的双路纵向红外光波接收模块将接收的红外光波定位信号分别送入与之互连的双路第一可编程放大器B，双路第一可编程放大器B将定位信号放大后分别输入与之互连的双路第一带通滤波器B,双路第一带通滤波器B将滤去杂波后的双路定位信号送入与之互连的双路第二可编程放大器B，双路第二可编程放大器B放大后的双路定位信号送入与之互连的双路第二带通滤波器B进行再一次滤波后送入与之互连的双路整流器B，双路整流器B将双路定位信号整流转为双路直流定位信号后送入与之互连的差动放大器B，差动放大器B将差动解析出的含有上下驱动方向、对准定位的信号送入与之互连的纵向定位信号采集器B进行定位信号采集，采集后的信号输入到与之互连的微机单元进行数据处理，经微机单元内部的比例方向舵接口电路输出纵向比例信号控制机械臂的升降驱动电路、推进驱动电路驱动其升降机构、推进机构将电源插头准确移动到智能插座正前方纵向对准。
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