CN110405781B - 一种用于人机对弈的下棋机械臂、其控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于人机对弈的便携式下棋机械臂、其控制系统及方法，该下棋臂包括底座，活动安装在底座上的立轴，在所述底座上处于立轴的一侧安装有第一电机，第一电机上安装有第一带轮，立轴上安装有第二带轮，连接第一带轮和第二带轮的传动带；所述立柱上连接有可转动的丝杆传动机构，所述丝杆传动机构上连接有用于存放棋子的下部设有开口的棋筒，所述棋筒可随丝杆传动机构的传动而直线运动，所述丝杆传动机构连接有与棋筒底部开口配合将棋子推出的伸缩杆，伸缩杆连接有第三电机。该控制器系统还包括计算机、控制器、电流传感器、报警灯。本发明提供了利用上述系统的方法。本发明能够实现自动化落子、生产成本低、装置轻便易携、落子稳定。

Description

一种用于人机对弈的下棋机械臂、其控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种下棋机械臂、其控制系统及方法，尤其涉及一种用于人机对弈的便携式下棋机械臂、其控制系统及方法。

背景技术

在下棋AI软件风靡全球的同时，下棋AI配套的硬件设施却仍然止步不前。使用下棋AI，无论是复盘还是对局，使用者都必须通过电脑操作，而高配电脑在大量计算中往往会产生较大的噪音，会对使用者造出较大的干扰。此外，由于下棋主要学习人群已经大大低龄化，长时间注视电脑屏幕对青少年儿童群体的视力也具有较大危害。设计并制造通用式的下棋机械手具有极高的实用价值和光明的市场前景。

现有的下棋机械手在使用中普遍存在以下问题：体积大、质量大、携带不便、造价高、落子稳定性不佳，导致下棋机械臂不能进入万千普通家庭。

发明内容

发明目的：本发明的其中一个目的是提供一种用于人机对弈的便携式下棋机械臂，该下棋机械臂落子稳定、携带方便、控制简单；

本发明的另一个目的是提供一种用于人机对弈的便携式下棋机械臂的控制系统；

本发明的再一个目的是提供一种用于人机对弈的便携式下棋机械臂的控制系统的利用方法。

技术方案：针对第一个发明目的，本发明的用于人机对弈的便携式下棋机械臂，包括底座，活动安装在底座上的立轴，在所述底座上处于立轴的一侧安装有第一电机，第一电机上安装有第一带轮，立轴上安装有第二带轮，连接第一带轮和第二带轮的用于使立轴随第一电机的转动而转动的传动带；所述立柱上连接有可随立柱的转动而转动的丝杆传动机构，所述丝杆传动机构上连接有用于存放棋子的下部设有开口的棋筒，所述棋筒可随丝杆传动机构的传动而直线运动，所述丝杆传动机构连接有与棋筒底部开口配合将棋子推出的伸缩杆，伸缩杆连接有第三电机。

优选地，所述丝杆传动机构包括第二电机，第二电机上连接有丝杆，套设在丝杆上可随丝杆的转动而直线运动的滑块，所述滑块连接棋筒。

优选地，所述丝杆传动机构的传动件连接有分别用于安装棋筒、伸缩杆的连接板，所述棋筒、伸缩杆随连接板同步运动。

优选地，所述棋筒的开口设置于底部相对的两侧壁上，两侧壁的开口形成通孔，所述伸缩杆设置于棋筒的外部，伸缩杆的端部与棋筒侧壁上的一个开口位置相配合，伸缩杆由第三电机驱动后将端部伸出到棋筒的开口处，将棋子从通孔向外推出。

优选地，所述开口形成的通孔高度不超过两枚棋子叠加的高度。

优选地，棋筒的开口设于底部向下，在棋筒开口处相对的两侧壁上分别设有倾斜放置中间留有间隙的可承载棋子重量的弹片，棋子设于弹片之上；所述伸缩杆设于棋筒内部，棋子在两弹片的阻挡下静止不动，当伸缩杆由第三电机驱动后向下伸出时，挤压棋子通过两弹片之间的间隙将棋子从底部向下推出。

优选地，所述底座上开有用于使立轴的下端插入的盲孔，所述盲孔内安装有对角接触轴承，所述立轴通过对角接触轴承进行孔轴配合的方式在盲孔中转动。

针对上述第二个发明目的，本发明提供了带有上述用于人机对弈的便携式下棋机械臂的控制系统，还包括依次连接的计算机、控制器；所述控制器分别与第一电机、第二电机、第三电机连接；第一电机、第二电机、第三电机分别与电流传感器连接，所述控制器分别与电流传感器、报警灯连接；所述控制器、电流传感器、报警灯分别安装在底座上；所述计算机含有配套棋盘坐标程序。

针对上述第三个发明目的，本发明提供了一种利用上述用于人机对弈的便携式下棋机械臂的控制系统的方法，包括以下步骤：

(S1)计算机根据配套棋盘坐标程序将落子坐标信号发送指令至控制器；

(S2)控制器发送指令驱动第一电机转动设定的角度，棋筒移动到落子坐标对应的棋盘极坐标角度；

(S3)控制器发送指令驱动第二电机转动相应转数，使丝杆的直线运动带动棋筒做直线运动到落子坐标对应处；

(S4)控制器发送指令驱动第三电机使伸缩杆将盛放于落子圆筒内的棋子从开口中推出；

(S5)控制器发送指令驱动第一电机、第二电机、第三电机复位。

优选地，所述控制器监测到电流传感器检测的电流值大于预设值时，驱动报警灯发光预警。

有益效果：本发明与现有技术相比，能够取得下列有益效果：1、通过电机、传动带、立轴、丝杆滑块机构、伸缩杆的配合联动使用，实现自动化落子、生产成本低、装置轻便易携、落子稳定的发明目的。2、通过控制器监测电流大小，起到对机械臂故障的监控作用，有效避免装置的损坏，防止出现安全隐患。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的主视图；

图3为本发明的左视图；

图4为本发明中的局部结构剖视图；

图5为本发明的一种棋筒与伸缩杆结构配合示意图；

图6为本发明的另一种棋筒与伸缩杆结构配合示意图；

图7为本发明的控制系统结构图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

请参阅图1-4所示，其中：1-底座，101-底座盲孔，102-角接触轴承，103-底座螺纹孔，2-立轴，201-第一轴肩，202-第二轴肩，203-轴外螺纹，3-端盖，4-竖直安装板，5-第一电机，6-水平安装板，7-第一带轮，8-传动带，9-第二带轮，10-螺母柱，11-防松螺母，12-导轨安装板，13-第二电机，14-丝杆，15-滑块，16-连接板，17-棋筒，18-伸缩杆，19-伸缩杆安装板，20-第三电机，21-开口，22-弹片，23-推板。

本发明公开了一种用于人机对弈的便携式下棋机械臂，包括底座1及安装在底座1上的立轴2，底座1与立轴2之间有端盖3；立轴2的一侧固定有螺纹配合的竖直安装板4、水平安装板6，竖直安装板4与水平安装板6之间安装有第一电机5，为直流电机；第一电机5的输出轴连接第一带轮7通过转动带8、第二带轮9与立轴2连接，第二带轮9的直径大于第一带轮7；第二带轮9上安装有螺母柱10，螺母柱10与导轨连接板12、防松螺母11连接；导轨连接板12固定连接第二电机13，第二电机13为步进电机，第二电机13上通过丝杆14固定连接有滑块15；滑块15上固定安装有L形连接板16，L形连接板16分别与棋筒17、伸缩杆安装板19固定连接；伸缩杆安装板19对应配合安装有第三电机20，第三电机20连接有伸缩杆18；本实施例的棋筒17在底部相对的两侧壁上设有开口21，两侧壁的开口21形成通孔，通孔的高度优选为与一枚棋子的高度相等，以使棋筒17内露于开口处的棋子仅为一枚，伸缩杆18每次仅能将一枚棋子从开口处推出，或者通孔的高度不超过两枚棋子叠加后的高度；本实施例的伸缩杆18为电动直线推杆，设置于棋筒17的外部，伸缩杆18的推杆端部与棋筒17侧壁上的一个开口位置相配合，伸缩杆18由第三电机20驱动后将端部伸出到棋筒17的开口处，将处于开口处的棋子推出，本实施例的棋筒17以及伸缩杆18的配合结构如图5所示；棋筒17以及伸缩杆18的配合结构还可以如图6所示，棋筒17底部向下开口，底部两侧壁上分别设有倾斜放置中间留有空隙的弹片22，棋子设于弹片22之上，所述伸缩杆18设于棋筒17内部，伸缩杆18可以为丝杆传动机构，在非工作状态下，棋子在弹片22的阻挡下静止不动，当丝杆带动推板23动作时挤压棋子通过弹片22中间的空隙将棋子推出。

底座1上表面开有一底座盲孔101，底座盲孔101内安装有一对角接触轴承102，竖直旋转支撑立轴2通过底座盲孔101与角接触轴承102进行孔轴配合的方式在端盖3、底座1之间的孔中转动。

竖直旋转支撑立轴2的表面开设有与角接触轴承102的位置相配合对应的第一轴肩201，竖直旋转支撑立轴2的表面分别开设有与第二带轮9孔轴配合的第二轴肩202、与螺母柱10、导轨连接板12、防松螺母11孔轴配合的轴外螺纹203。

竖直安装板4与底座1之间的底座螺纹孔103通过螺纹连接形成带张紧装置。竖直安装板4、水平安装板6侧面均设有螺纹孔，水平安装板6设有六个与第一电机5配合的螺纹孔，所述第一带轮7、第二带轮9分别固定安装于第一电机5、竖直旋转支撑立轴2，紧绷并张紧传动带8。

如图7所示，本发明公开了上述用于人机对弈的便携式下棋机械臂的控制系统，包括实施例1所述用于人机对弈的便携式下棋机械臂，还包括依次连接的计算机、控制器；所述控制器分别与第一电机5、第二电机13、第三电机20连接；第一电机5、第二电机13、第三电机20分别与电流传感器连接，所述控制器分别与电流传感器、报警灯连接；所述控制器、电流传感器、报警灯分别安装在底座1上。

本发明公开了上述用于人机对弈的便携式下棋机械臂的控制系统的利用方法，包括以下步骤：

(S1)计算机中的配套棋盘坐标程序接收到计算机落子坐标信号时，发送指令至控制器；

(S2)控制器发送指令驱动第一电机5转动一定角度，将棋筒17移动到落子坐标对应的棋盘极坐标角度；

(S3)控制器发送指令驱动第二电机13的丝杆14转动一定转数，将与丝杆配合的滑块15直线进给运动到落子坐标对应处；

(S4)控制器发送指令驱动第三电机20，使伸缩杆18直线运动将盛放于棋筒17内的棋子推出；

(S5)控制器发送指令驱动第一电机5、第二电机13、第三电机20复位。

其中，所述控制器监测到电流传感器检测的电流值大于预设值时，驱动报警灯发光预警，当电流持续大于预设值时，控制电路中的熔断器断路。

Claims (7)

1.一种用于人机对弈的便携式下棋机械臂，其特征在于，包括底座（1），活动安装在底座（1）上的立轴（2），在所述底座（1）上处于立轴（2）的一侧安装有第一电机（5），第一电机（5）上安装有第一带轮（7），立轴（2）上安装有第二带轮（9），连接第一带轮（7）和第二带轮（9）的用于使立轴（2）随第一电机（5）的转动而转动的传动带（8）；所述立轴（2）上连接有可随立轴（2）的转动而转动的丝杆传动机构，所述丝杆传动机构上连接有用于存放棋子的下部设有开口（21）的棋筒（17），所述棋筒（17）可随丝杆传动机构的传动而直线运动，所述丝杆传动机构连接有与棋筒下部开口配合将棋子推出的伸缩杆（18），伸缩杆（18）连接有第三电机（20）；

所述丝杆传动机构包括第二电机（13），第二电机（13）上连接有丝杆（14），套设在丝杆（14）上可随丝杆（14）的转动而直线运动的滑块（15），所述滑块（15）连接棋筒（17）；

所述棋筒（17）的开口（21）设于底部向下，在棋筒（17）开口（21）处相对的两侧壁上分别设有倾斜放置中间留有间隙的可承载棋子重量的弹片（22），棋子设于弹片（22）之上；所述伸缩杆（18）设于棋筒（17）内部，棋子在两弹片（22）的阻挡下静止不动，当伸缩杆（18）由第三电机（20）驱动后向下伸出时，挤压棋子通过两弹片（22）之间的间隙将棋子从底部向下推出；

或者，所述棋筒（17）的开口（21）设置于底部相对的两侧壁上，两侧壁的开口（21）形成通孔，所述伸缩杆（18）设置于棋筒（17）的外部，伸缩杆（18）的伸缩端与棋筒（17）侧壁上的一个开口位置相配合，伸缩杆（18）由第三电机（20）驱动后将端部伸出到棋筒（17）的开口处，将棋子从通孔向外推出。

2.根据权利要求1所述的用于人机对弈的便携式下棋机械臂，其特征在于，所述丝杆传动机构的传动件连接有分别用于安装棋筒（17）、伸缩杆（18）的连接板（16），所述棋筒（17）、伸缩杆（18）随连接板（16）同步运动。

3.根据权利要求1所述的用于人机对弈的便携式下棋机械臂，其特征在于，所述开口（21）形成的通孔高度不超过两枚棋子叠加的高度。

4.根据权利要求1所述的用于人机对弈的便携式下棋机械臂，其特征在于，所述底座（1）上开有用于使立轴（2）的下端插入的盲孔（101），所述盲孔（101）内安装有角接触轴承（102），所述立轴（2）通过角接触轴承（102）进行孔轴配合的方式在盲孔（101）中转动。

5.一种带有权利要求1所述用于人机对弈的便携式下棋机械臂的控制系统，其特征在于，还包括相连接的计算机、控制器；所述控制器分别与第一电机（5）、第二电机（13）、第三电机（20）连接；第一电机（5）、第二电机（13）、第三电机（20）分别与电流传感器连接，所述控制器分别与电流传感器、报警灯连接；所述控制器、电流传感器、报警灯分别安装在底座（1）上；所述计算机含有配套棋盘坐标程序。

6.一种利用权利要求5所述用于人机对弈的便携式下棋机械臂的控制系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（S1）计算机根据配套棋盘坐标程序将落子坐标信号发送指令至控制器；

（S2）控制器发送指令驱动第一电机（5）转动设定的角度，棋筒（17）移动到落子坐标对应的棋盘极坐标角度；

（S3）控制器发送指令驱动第二电机（13）转动相应转数，使丝杆的直线运动带动棋筒（17）做直线运动到落子坐标对应处；

（S4）控制器发送指令驱动第三电机（20）使伸缩杆（18）将盛放于棋筒（17）内的棋子从开口（21）中推出；

（S5）控制器发送指令驱动第一电机（5）、第二电机（13）、第三电机（20）复位。

7.根据权利要求6所述利用用于人机对弈的便携式下棋机械臂的控制系统的方法，其特征在于，所述控制器监测到电流传感器检测的电流值大于预设值时，驱动报警灯发光预警。

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