CN110665211A - 一种基于rfid技术的智能棋盘及其行棋感知方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于RFID技术的智能棋盘及其行棋感知方法，其中智能棋盘包括棋盘本体，棋盘本体的上部设置有棋盘面板，棋盘面板上设置有光敏电阻，棋盘本体的下部设置有底座本体，二维线性模组设置在底座本体上；光敏电阻用于检测落子位置上是否有棋子；二维线性模组包括第一运动模组和第二运动模组，第一运动模组驱动第二运动模组沿X向方向移动，第二运动模组驱动RFID传感器沿Y向方向移动；RFID传感器用于读取棋子上RFID标签；控制器分别与二维线性模组、RFID传感器及光敏电阻相连。上述智能棋盘仅通过采用RFID技术就可以实现整个棋盘落子信息的感知，并借助光敏电阻实现落子位置的辅助感知，提升了感知的效率。

Description

一种基于RFID技术的智能棋盘及其行棋感知方法
技术领域
本发明涉及智能技术领域，特别是涉及一种基于RFID技术的智能棋盘及其行棋感知方法。
背景技术
象棋这一中国传统的棋类益智游戏已经在我国流传了上千年，是中国的优秀传统文化，它修生养息，益智娱乐，深受人们喜爱。随着科技的发展，中国象棋等棋类游戏不仅仅只能在棋盘上对弈，电脑上出现象棋后，人们可以使用电子设备显示虚拟棋盘，与他人在网络上弈棋。但是，长时间游玩虚拟棋盘会造成眼镜、身姿等疲劳，重度沉迷的可能影响身心健康。随着智能化产品的问世，越来越多的智能化棋盘开始出现在市场上，智能棋盘拥有一颗睿智的大脑、精明的双眼和灵活的手臂，可以模拟真人进行下棋。但是目前市面上存在的智能棋盘结构复杂，且感知行棋信息效率较低。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种基于RFID技术的智能棋盘及其行棋感知方法，其仅通过采用RFID技术就可以实现整个棋盘落子信息的感知，成本低廉、操作简单且运行速度快，并借助光敏电阻实现落子位置的辅助感知，提升感知的效率。
本发明的目的通过下述技术方案实现：包括棋盘本体、二维线性模组、控制器和RFID传感器；
所述棋盘本体的上部设置有棋盘面板，所述棋盘面板上设置有光敏电阻，所述棋盘本体的下部设置有底座本体，所述二维线性模组设置在所述底座本体上；
所述光敏电阻用于检测落子位置上是否有棋子；
所述二维线性模组包括第一运动模组和第二运动模组，所述第一运动模组驱动所述第二运动模组沿X向方向移动，所述第二运动模组驱动所述RFID传感器沿Y向方向移动；
所述RFID传感器用于读取棋子上RFID标签；
所述控制器分别与所述二维线性模组、所述RFID传感器及所述光敏电阻相连。
上述的基于RFID技术的智能棋盘，其中，所述底座本体为外壳体，所述二维线性模组和所述控制器设置在外壳体内；
所述外壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体和所述下壳体之间可拆卸连接。
上述的基于RFID技术的智能棋盘，其中，所述棋盘面板的厚度小于2mm。
上述的基于RFID技术的智能棋盘，其中，所述第一运动模组为X轴机构，其中X轴机构包括X轴电机、X轴丝杆及X轴滑座，
所述第二运动模组为Y轴机构，其中Y轴机构包括Y轴电机、Y轴丝杆及Y轴滑座，
所述X轴机构通过平台固定在所述底座本体内，所述Y轴机构固定在所述X轴滑座上，所述RFID传感器固定在所述Y轴滑座上，
所述X轴电机驱动X轴丝杆转动使X轴滑座相对X轴丝杆滑动，
所述Y轴电机驱动Y轴丝杆转动使Y轴滑座相对Y轴丝杆滑动，
所述X轴电机和所述Y轴电机均与所述控制器相连。
上述的基于RFID技术的智能棋盘，其中，所述RFID传感器的一端固定在所述第二运动模组上，其另一端与所述棋盘面板贴附。
上述的基于RFID技术的智能棋盘，其中，所述RFID传感器为多点阵列式传感器。
上述的基于RFID技术的智能棋盘，其中，所述控制器上设置用于棋盘数据交互的通信模块。
上述的基于RFID技术的智能棋盘，其中，所述底座本体内设置可充电电池，其中可充电电池与所述控制器相连。
一种如上述所述的基于RFID技术的智能棋盘的行棋感知方法，包括以下步骤：
获取棋盘面板上每个格子上的光敏电阻数据，并根据光敏电阻数据获得棋子在棋盘面板上的相应位置；
控制二维线性模组以驱动RFID传感器逐一对棋盘面板上的棋子进行读取以获得棋子信息；
获取棋盘面板上行棋的棋子所在的末位置，并判断该棋子在末位置的时间是否超过第一预定值，若超过第一预定值则通过RFID传感器读取末位置上的棋子的信息；
判断行棋是否有效。
上述的基于RFID技术的智能棋盘的行棋感知方法，其中，判断行棋有效包括：
获取棋盘面板上行棋的棋子所在的初始位置；
根据该初始位置及该棋子的信息获得该棋子所有可能的行棋位置；
判断末位置是否在行棋位置。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
通过采用RFID技术就可以实现整个棋盘落子信息的感知，并借助光敏电阻实现落子位置的辅助感知，提升感知的效率，操作简单且运行速度快。
附图说明
图1是本发明的基于RFID技术的智能棋盘的结构示意图；
图2是本发明的基于RFID技术的智能棋盘的另一结构示意图；
图3是本发明的棋子的结构示意图；
图4是本发明的棋子的侧视图；
图5是本发明的控制器的控制原理图。
附图说明：1、棋盘面板；11、棋子；12、RFID标签；13、RFID传感器；2、底座本体；3、控制器；4、Y轴滑座；5、XY轴电机系统；51、X轴电机；52、X轴丝杆；53、Y轴电机；54、Y轴丝杆；55、平台；6、光敏电阻。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明公开了一种基于RFID技术的智能棋盘，如图1和图2所示，包括棋盘本体，整个棋盘本体可采用塑料制成，节约成本且易于更换；棋盘本体的上部设置有棋盘面板1，棋盘面板1为长方体，棋盘面板1上刻制棋盘(图1中的中国象棋盘，本申请不限于此，例如军棋盘、围棋盘、国际象棋盘等)，其下部设置有底座本体2，底座本体2设置目的是为了承载棋盘面板1，故底座本体2也采用长方体的形状，但底座本体2的顶面大于棋盘面板1的底面，避免智能棋盘运行时出现晃动。具体的，棋盘面板1上固定设置有光敏电阻6，光敏电阻6用于检测棋盘面板1上落子位置上是否有棋子11。具体的，底座本体2的内腔中设置二维线性模组和控制器3，其中二维线性模组采用市场上常规的直线模组，能够实现二维方向上精准定位，其中控制器3为微处理器(常规的PLC单片机即可)；将二维线性模组设置在底座本体2的内腔中，可避免二维线性模组的机械臂运动时造成的安全隐患，且控制器3能够在底座本体2内得到有效保护。此外，底座本体2内设置可充电电池，其中可充电电池与控制器3相连，可充电电池的设置便于智能棋盘的外出携带使用，具体应用时还可在底座本体2上设置充电口，且充电口采用常规手机的充电接口。
进一步的，如图3和图4所示，棋盘面板1上放置棋子11，棋子11可以为圆饼状，例如常规的象棋为圆饼状。其中棋子11的底部安装RFID标签12，RFID标签12也可设置成圆饼状，其直径比棋子11略小，为了便于棋子11在棋盘面板1上的滑动，需将RFID标签12的底面设置成光滑面；其中RFID标签用于标识棋子11的信息(例如棋子11具体的类型，“帅”、“兵”、“将”、“卒”等为具体的象棋棋子类型)，因此每个棋子11都具有唯一的ID号(即RFID标签)，用于控制器3获取整个棋盘面板1上所有棋子11的信息。
二维线性模组的第一运动模组与棋盘面板1的一端平行，第一运动模组驱动第二运动模组沿X向方向移动，第二运动模组驱动棋子吸附件沿Y向方向移动，二维线性模组的第二运动模组上设置用于读取棋子上RFID标签12的RFID传感器13。二维线性模组的设置可以实现RFID传感器13的精确移动和定位。
控制器3分别与二维线性模组、RFID传感器13及光敏电阻6相连。其中控制器3用于驱动二维线性模组中运动模组(第一运动模组与第二运动模组之间)的相对运动，其中控制器3还用于通过RFID传感器13获取棋盘面板1上所有棋子11的信息；控制器3通过二维线性模组驱使RFID传感器13在棋盘的每个落子位置停留，使RFID传感器13读取棋子11内RFID标签12的数据，从而判断该位置是否有棋子11，以及棋子11的具体类型，并将数据通过通信线传给控制器3，控制器3结合当前二维线性模组的位置可以将棋盘中每个落子位置的棋子11信息统计出来，从而实现感知整个棋盘的落子情况。此外，控制器3上设置用于棋盘数据交互的通信模块，这样的方式可实现控制器3与手机的蓝牙互联，手机将棋盘数据通过无线网络传送给服务器进行分析，进而实现智能棋盘的棋谱分析，增强智能棋盘的互动性，减轻智能棋盘的数据处理压力。
本发明另一实施例还公开了一种基于RFID技术的智能棋盘的行棋方法，包括以下步骤：
获取棋盘面板1上每个格子上的光敏电阻数据，并根据光敏电阻数据获得棋子11在棋盘面板1上的相应位置；
控制二维线性模组以驱动RFID传感器13逐一对棋盘面板1上的棋子11进行读取以获得棋子11的信息；
获取棋盘面板1上行棋的棋子11所在的末位置，并判断该棋子11在末位置的时间是否超过第一预定值，若超过第一预定值则通过RFID传感器13读取末位置上的棋子11的信息；
判断行棋是否有效。
判断行棋是否有效包括：获取棋盘面板1上行棋的棋子11所在的初始位置；
根据该初始位置及该棋子11的信息获得该棋子11所有可能的行棋位置；
判断末位置是否在行棋位置。
在本实施例中由于在棋盘面板1上设置了光敏电阻6，当棋子11放置到棋盘面板1上时触发光敏电阻，从而改变原有棋盘面板1该位置的光敏电阻数据。因此将棋盘面板1上相应格点位置的光敏电阻数据值都传输到控制器3，控制器3根据棋盘面板1格子位置的光敏电阻数据就能获得棋盘面板1上哪些格子位置有棋子11。通过光敏电阻6的设置能够迅速的确定棋盘面板1上棋子11所在的位置，从而为后续的对棋子11的信息的扫描读取提供便利，方便RFID传感器13迅速的定位到棋子11位置。当确定好棋盘面板1上的棋子11所在位置后，下一步需要获取每个棋子11的相应信息，也就是确定棋盘面板上相应格子上的棋子具体是什么。
控制二维线性模组以驱动RFID传感器13逐一对棋盘面板1上的棋子11进行读取以获得棋子11的信息。在本实施例中通过RFID传感器对棋子信息进行获取，具体的通过二维线性模组将RFID传感器传送到相应的棋子所在的位置，通过RFID传感器读取每个棋子上的RFID标签从而获得相应位置的棋子的信息，并将该信息传递给控制器。上述两个步骤确定了最初状态下棋盘面板上棋子的分布状态。
然后控制器3实时对棋盘面板1上的光敏电阻数据进行监控，当棋盘面板1上的光敏电阻数据发生变化时则表示有棋子11发生了变动，这也就意味着有行棋。此时通过控制器3获取棋盘面板1上由于行棋中落子造成的光敏电阻数据的变化位置，该位置也就是棋子11落子的末位置，并判断棋子11在末位置的时间是否超过第一预定值，若超过第一预定值则通过RFID传感器13读取末位置上的棋子的信息。判断棋子11在末位置的时间是否超过第一预定值通过获取在末位置上的光敏电阻数据变化的时间是否超过的一定时间进行判断。在本实施例中第一预定值为2秒，也就是在行棋过程中当落子发生改变后且落子时间超过了2秒则认定了确实有用户进行了走棋。此时控制器3会通过控制二维线性模组对每个棋子11上的标签进行读取以获得棋子11的相应信息。
每个棋子11都有各自的行棋规则，也就是每个棋子11从一个位置到达下一个位置的路径是受限制的。因此需要对行棋进行判断棋子11是否进行了有效的行棋。这需要获取棋盘面板1上行棋的棋子11所在的初始位置；这里可以根据该位置光敏电阻数据的变化进行获得，因为在初始位置由于棋子被拿走则必然会造成光敏电阻数据的变化。因此，可以根据光敏电阻数据的变化对棋子所在的初始位置进行确定。
然后根据该初始位置及该棋子的信息可以获得该棋子所有可能的行棋位置。这一步就是计算该棋子所有可能的行棋方案，然后比较末位置是否在行棋位置，如果在则表示行棋有效。否则，行棋无效。
在行棋过程中，若出现2秒内多次行棋，或多个位置棋子变化，则控制器会通过光敏电阻获取所有棋子改变的位置，并确认新的棋盘面板上棋子位置情况，并与棋子位置变化前的棋盘面板信息进行以提示用户恢复棋盘。
本申请的智能棋盘及其行棋感知方法，能够适用于所有棋类棋盘，只需在棋子11下方安装或粘贴相应的RFID标签12即可；整个棋盘设备制造成本低，只使用了一个射频识别模块(即RFID传感器13)和一套XY轴电机系统5(即二维线性模组)，由于用于棋盘扫描，精度不需要太高，选用价格较低的电机和丝杆即可，虽然每个落子点都安装了光敏电阻6，但光敏电阻6的成本很低；棋子11感知的运行速度快，由于RFID技术的读取速度很快，扫描瓶颈只在于二维线性模组中运动模组(即第一运动模组和第二运动模组)的移动速度，但一般棋盘的大小一般不会很大，加上精度要求不高，一般4秒内可以完成整个棋盘的扫描，又由于加装光敏电阻6进行辅助扫描，二维线性模组只需扫描有棋子11的落子位置，整个棋盘中棋子11的感知速度大大提升；精确度高、智能化程度高，不但可以获取棋子11的变化信息，还可以获取整个棋盘的落子布局，即使出现意外(误碰、倾倒、走棋违例、作弊等)，也可以实现快速恢复棋局，只要在二维线性模组运动范围内的棋子11，都可以被感知到，还可结合自动走棋模块，实现自动布局、自动悔棋等新功能。
进一步的，底座本体2为外壳体，二维线性模组和控制器3设置在外壳体内。具体的，外壳体包括上壳体和下壳体，上壳体和下壳体之间可拆卸连接。这样的设置方式，便于拆卸底座本体2进行维护保养，此外，上壳体和下壳体之间可采用卡扣的连接方式。
为了减少棋盘面板1及外壳体带来无线信号传输的影响，建议棋盘面板1的厚度小于2mm，且棋盘面板1和外壳体采用非磁性材料制成。进一步的，RFID传感器13的一端固定在第二运动模组上，其另一端与棋盘面板1贴附。这样的设置方式，可以有效增近RFID传感器13与棋子11底部的RFID标签12的通信距离。此外，RFID传感器13可选择多点阵列式传感器，降低成本并提升侦测距离。
如图1和图5所示，二维线性模组的第一运动模组为X轴机构，其中X轴机构包括X轴电机51、X轴丝杆52及X轴滑座，二维线性模组的第二运动模组为Y轴机构，其中Y轴机构包括Y轴电机53、Y轴丝杆54及Y轴滑座4，X轴机构通过平台55固定在底座本体2内，Y轴机构固定在X轴滑座上，RFID传感器13固定在Y轴滑座4上，Y轴滑座4安装在Y轴丝杆54上，X轴电机51驱动X轴丝杆52转动使X轴滑座相对X轴丝杆52滑动，Y轴电机53驱动Y轴丝杆54转动使Y轴滑座4相对Y轴丝杆54滑动，其中X轴电机51和Y轴电机53均与XY轴电机系统5相连，XY轴电机系统53与控制器3相连。X轴机构和Y轴机构的设置，使得X轴滑座和Y轴滑座4可分别沿着X轴丝杆52和Y轴丝杆54的长度方向上左右滑动，定位精准且速度快，每次运行后不需要回归初始位置，提高效率。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于RFID技术的智能棋盘，其特征在于：包括棋盘本体、二维线性模组、控制器和RFID传感器；
所述棋盘本体的上部设置有棋盘面板，所述棋盘面板上设置有光敏电阻，所述棋盘本体的下部设置有底座本体，所述二维线性模组设置在所述底座本体上；
所述光敏电阻用于检测落子位置上是否有棋子；
所述二维线性模组包括第一运动模组和第二运动模组，所述第一运动模组驱动所述第二运动模组沿X向方向移动，所述第二运动模组驱动所述RFID传感器沿Y向方向移动；
所述RFID传感器用于读取棋子上RFID标签；
所述控制器分别与所述二维线性模组、所述RFID传感器及所述光敏电阻相连。
2.根据权利要求1所述基于RFID技术的智能棋盘，其特征在于：所述底座本体为外壳体，所述二维线性模组和所述控制器设置在外壳体内；
所述外壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体和所述下壳体之间可拆卸连接。
3.根据权利要求2所述基于RFID技术的智能棋盘，其特征在于：所述棋盘面板的厚度小于2mm。
4.根据权利要求1所述基于RFID技术的智能棋盘，其特征在于：所述第一运动模组为X轴机构，其中X轴机构包括X轴电机、X轴丝杆及X轴滑座，
所述第二运动模组为Y轴机构，其中Y轴机构包括Y轴电机、Y轴丝杆及Y轴滑座，
所述X轴机构通过平台固定在所述底座本体内，所述Y轴机构固定在所述X轴滑座上，所述RFID传感器固定在所述Y轴滑座上，
所述X轴电机驱动X轴丝杆转动使X轴滑座相对X轴丝杆滑动，
所述Y轴电机驱动Y轴丝杆转动使Y轴滑座相对Y轴丝杆滑动，
所述X轴电机和所述Y轴电机均与所述控制器相连。
5.根据权利要求1所述基于RFID技术的智能棋盘，其特征在于：所述RFID传感器的一端固定在所述第二运动模组上，其另一端与所述棋盘面板贴附。
6.根据权利要求1所述基于RFID技术的智能棋盘，其特征在于：所述RFID传感器为多点阵列式传感器。
7.根据权利要求1所述基于RFID技术的智能棋盘，其特征在于：所述控制器上设置用于棋盘数据交互的通信模块。
8.根据权利要求1所述基于RFID技术的智能棋盘，其特征在于：所述底座本体内设置可充电电池，其中可充电电池与所述控制器相连。
9.一种如权利要求1-8任一所述的基于RFID技术的智能棋盘的行棋感知方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取棋盘面板上每个格子上的光敏电阻数据，并根据光敏电阻数据获得棋子在棋盘面板上的相应位置；
控制二维线性模组以驱动RFID传感器逐一对棋盘面板上的棋子进行读取以获得棋子信息；
获取棋盘面板上行棋的棋子所在的末位置，并判断该棋子在末位置的时间是否超过第一预定值，若超过第一预定值则通过RFID传感器读取末位置上的棋子的信息；
判断行棋是否有效。
10.根据权利要求9所述的基于RFID技术的智能棋盘的行棋感知方法，其特征在于，判断行棋有效包括：
获取棋盘面板上行棋的棋子所在的初始位置；
根据该初始位置及该棋子的信息获得该棋子所有可能的行棋位置；
判断末位置是否在行棋位置。
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