CN103252077A - 下棋机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种下棋机器人，该下棋机器人包括一硬件系统及一控制系统；其中，该硬件系统包括一主体、至少一机械手臂及至少一摄像头，该主体上设有一棋盘及至少一个设置于该棋盘上的装有若干棋子的棋子盒，该机械手臂与该主体转动连接，该摄像头通过一连接件与该主体固定连接，使得该摄像头位于该棋盘的正上方；该控制系统包括一计算机及一主控制器，该计算机、该硬件系统及该主控制器两两连接，该计算机根据该摄像头传回的棋盘图像指令该主控制器，从而控制该机械手臂操作。本发明下棋机器人结构简单，轻巧又智能，具有视觉识别、模式识别研究、机器人的手眼协调、下棋算法的研究与验证等功能。

Description

下棋机器人
技术领域
本发明涉及一种机器人，特别是涉及一种下棋机器人。
背景技术
机器人是一种自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。
然而，用于下棋的机器人是本领域中新出现的一种机器人。现有技术中，下棋机器人通常采用较多的关节的机械臂传动，棋子供给功能需要噪音大的振动式机构。其不仅结构复杂，成本高而且需要占据很大的空间。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中下棋机器人结构复杂，占据空间大等缺陷，提供一种轻巧又智能的下棋机器人。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种下棋机器人，其特点在于，所述下棋机器人包括一硬件系统及一控制系统；其中，
所述硬件系统包括一主体、至少一机械手臂及至少一摄像头，所述主体上设有一棋盘及至少一个设置于所述棋盘上的装有若干棋子的棋子盒，所述机械手臂与所述主体转动连接，所述摄像头通过一连接件与所述主体固定连接，使得所述摄像头位于所述棋盘的正上方；
所述控制系统包括一计算机及一主控制器，所述计算机、所述硬件系统及所述主控制器两两连接，所述计算机根据所述摄像头传回的棋盘图像指令所述主控制器，从而控制所述机械手臂操作。
较佳地，所述主体还包括一支架，所述支架固定于所述棋盘的下方，所述棋盘内嵌设有多种传感器及一棋子位置自动校准装置。
较佳地，所述棋子位置自动校准装置包括内嵌在所述棋盘内的强磁铁阵列。
较佳地，所述棋子内嵌有铁芯。
较佳地，所述机械手臂包括相互转动连接的肩关节、肘关节及取子机械手。
较佳地，所述肩关节包括一大臂、一转动轴及设置在所述主体上的一步进电机和一行星减速器，所述肘关节包括一伺服数字舵机及一小臂，所述取子机械手包括一电磁铁及一导向锥。
所述大臂通过所述转动轴转动连接在所述主体上，所述主控制器控制所述步进电机，通过所述行星减速器、所述转动轴驱动所述大臂，从而带动所述小臂和所述取子机械手。
较佳地，所述棋子盒的内部设有一内嵌磁铁的取子圆盘，所述取子圆盘绕其轴心转动，所述棋子盒的上方设有一档子托。
较佳地，所述档子托内嵌设有一红外线光电传感器。
较佳地，所述主控制器用于控制所述摄像头、所述机械手臂及所述棋子盒。
较佳地，所述棋子盒为圆形棋子盒，所述棋子为椭圆形塑料棋子。
本发明中，上述优选条件在符合本领域常识的基础上可任意组合，即得本发明各较佳实施例。
本发明的积极进步效果在于：本发明下棋机器人是一种以摄像头采集棋盘的图像，提取出人的下棋落子位置。机器人结构简单，轻巧又智能，其可以根据下棋算法，得出最佳落子位置，并控制机械手臂从棋子盒中取出棋子，放在棋盘相应位置，形象的完成人机对弈过程的机器人。此外，所述下棋机器人还具有视觉识别、模式识别研究、机器人的手眼协调、下棋算法的研究与验证等功能。
附图说明
图1为本发明下棋机器人的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明下棋机器人包括一硬件系统及一控制系统。其中，所述硬件系统包括一主体、至少一机械手臂及至少一摄像头4。所述主体上设有一棋盘1及至少一个设置于棋盘1上的装有若干棋子的棋子盒2，所述机械手臂与所述主体转动连接，摄像头4通过一连接件3与所述主体固定连接，从而使得摄像头4位于棋盘1的正上方。
所述主体还包括一支架11，将支架11固定在棋盘1的下方，同时在棋盘1内嵌设有多种传感器及一个棋子位置自动校准装置。选地，所述棋子位置自动校准装置包括内嵌在棋盘1内的强磁铁阵列。另外，在所述棋子内嵌设铁芯。此处，所述多种传感器可以用于感应所述棋子的下落位置。具体地，在棋盘1内的每个棋盘线交叉点下方镶嵌有永磁铁，所述棋子内嵌铁芯，磁铁会将棋子吸引到磁铁上方。由此实现自动校正所述棋子落子的位置。
所述控制系统包括一计算机及一主控制器（图中未示），所述计算机、所述硬件系统及所述主控制器两两连接，所述计算机根据所述摄像头传回的棋盘图像指令所述主控制器，从而控制所述机械手臂操作。
优选地，所述机械手臂包括相互转动连接的肩关节、肘关节及取子机械手7。所述肩关节包括一大臂5、一转动轴51及设置在所述主体上的一步进电机和一行星减速器（图中未示），所述肘关节包括一伺服数字舵机及一小臂6，取子机械手7包括一电磁铁及一导向锥。
大臂5通过转动轴51转动连接在所述主体上。所述主控制器发出控制与驱动信号，控制所述步进电机运转，通过所述行星减速器、轴承、转动轴51等传动零件将运动传递到大臂5上，使大臂5的方管旋转运动进而带动小臂6、取子机械手7运动。所述主控制器发出控制与驱动信号、控制伺服数字舵机运转，带动小臂6旋转运动。所述主控制器再控制电磁铁通电，产生磁场，吸取所述棋子；或者所述主控制器控制电磁铁断电，所述棋子靠重力作用落下。
进一步地，本实施例中棋子盒2主要用于储存棋子，在棋子盒2的内部设有一内嵌磁铁的取子圆盘21。同时，在棋子盒2的上方设有一档子托22。当需要取子时，取子圆盘21绕其轴心转动，形成一个能够自动将棋子取出一枚置于棋子盒2上特定取子位置的智能机构。将棋子盒内的棋子吸取到棋子盒上方的挡子托22处，挡子托22将棋子挡下，托在固定位置上。另外，在档子托22内嵌设有一红外线光电传感器，可感知棋子是否到位，将此信息传递到所述主控制器。优选地，棋子盒2为圆形棋子盒，所述棋子为椭圆形塑料棋子。
所述主控制器用于控制所述摄像头4、所述机械手臂及棋子盒2。其中，摄像头4负责采集棋盘图像，可以通过USB接口将图像传输给所述控制系统中的所述计算机。
根据上述本发明下棋机器人的结构，所述下棋机器人的具体操作过程如下：首先，由摄像头4采集棋盘1的下棋图像，通过USB接口将该图像传输给所述计算机。所述计算机经图像处理、模式识别，提取出棋盘1上黑白棋子的位置。然后由所述计算机调用下棋算法，生成机器人当前最佳的落子位置，并将落子信息传递给所述主控制器。同时，所述计算机完成下棋过程的信息记录与胜负裁定。当所述主控制器接收到落子信息后，所述主控制机械手臂的肩关节与肘关节的电机运转，使取子机械手7到达放黑色或白色棋子的棋子盒2的取子位置，取子机械手7内的电磁铁通电产生磁场，吸取一枚棋子。接着，取子机械手7运送棋子到达棋盘1上的落子位置，电磁铁断电，放下棋子，完成下一步棋的过程。接着，由对弈的人走下一步棋。此后，所述下棋机器人重复上述过程。直至棋局出现胜负，或者对弈的人长时间无落子行为，例如设定为5分钟。
在整个下棋过程中，棋子盒2根据所述红外线光电传感器信息，自动判断棋子盒的取子位置是否有棋子就位。若棋子空缺，则棋子盒电机自动运转，运送一枚棋子到达固定的取子位置。
而在落子过程中，棋盘1下方的棋线交叉点下方的强磁铁对所述棋子内铁心产生吸引力，将所述棋子吸引到棋盘1上的准确位置。这是一个既简单又有效的棋子位置校准方法。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种下棋机器人，其特征在于，所述下棋机器人包括一硬件系统及一控制系统；其中，
所述硬件系统包括一主体、至少一机械手臂及至少一摄像头，所述主体上设有一棋盘及至少一个设置于所述棋盘上的装有若干棋子的棋子盒，所述机械手臂与所述主体转动连接，所述摄像头通过一连接件与所述主体固定连接，使得所述摄像头位于所述棋盘的正上方；
所述控制系统包括一计算机及一主控制器，所述计算机、所述硬件系统及所述主控制器两两连接，所述计算机根据所述摄像头传回的棋盘图像指令所述主控制器，从而控制所述机械手臂操作。
2.如权利要求1所述的下棋机器人，其特征在于，所述主体还包括一支架，所述支架固定于所述棋盘的下方，所述棋盘内嵌设有多种传感器及一棋子位置自动校准装置。
3.如权利要求2所述的下棋机器人，其特征在于，所述棋子位置自动校准装置包括内嵌在所述棋盘内的强磁铁阵列。
4.如权利要求3所述的下棋机器人，其特征在于，所述棋子内嵌有铁芯。
5.如权利要求1所述的下棋机器人，其特征在于，所述机械手臂包括相互转动连接的肩关节、肘关节及取子机械手。
6.如权利要求5所述的下棋机器人，其特征在于，所述肩关节包括一大臂、一转动轴及设置在所述主体上的一步进电机和一行星减速器，所述肘关节包括一伺服数字舵机及一小臂，所述取子机械手包括一电磁铁及一导向锥；
所述大臂通过所述转动轴转动连接在所述主体上，所述主控制器控制所述步进电机，通过所述行星减速器、所述转动轴驱动所述大臂，从而带动所述小臂和所述取子机械手。
7.如权利要求1所述的下棋机器人，其特征在于，所述棋子盒的内部设有一内嵌磁铁的取子圆盘，所述取子圆盘绕其轴心转动，所述棋子盒的上方设有一档子托。
8.如权利要求7所述的下棋机器人，其特征在于，所述档子托内嵌设有一红外线光电传感器。
9.如权利要求1所述的下棋机器人，其特征在于，所述主控制器用于控制所述摄像头、所述机械手臂及所述棋子盒。
10.如权利要求1-9任一项所述的下棋机器人，其特征在于，所述棋子盒为圆形棋子盒，所述棋子为椭圆形塑料棋子。
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