CN1433824A - 机器人专用电子棋盘系统 - Google Patents

Abstract

一种机器人专用电子棋盘系统属于传感器和机器人技术领域。本发明由棋盘和棋子组成，将霍尔元件阵列式排布在棋盘上，该棋盘共有M行、N列，在棋盘基座背面每个格子交叉点处有一个方孔，作为霍尔元件定位用，孔底距离棋盘基座正面约1.5mm，每个孔内放置一个霍尔元件，用胶水固定，共有MxN个霍尔元件，棋盘基座的每一列处开一窄槽，在棋盘行向中间处开一宽槽，作为总出线接口，所有传感器固定后，用绝缘硅胶密封。本发明具有实现电路和算法简单、可靠，抗外界干扰强、灵敏度和稳定性高、成本低等优点，是一个能适合多种棋类的电子棋盘系统，同时便于计算机目标识别，利于机器人进行严密推理判断，自动准确完成行棋动作。

Description

机器人专用电子棋盘系统

技术领域

本发明涉及的是一种棋盘系统，特别是一种机器人专用电子棋盘系统，属于传感器和机器人技术领域。

背景技术

中国象棋作为一种古老的中国传统文化，深受大众尤其是青少年和老年人的喜爱。研制的象棋大师机器人，主要由计算机、机器人、机器人控制器、电子棋盘系统组成。其中，电子棋盘系统是能够自动完成机器人和人之间象棋对弈的关键技术。目前市场上出售的棋盘棋子，不能收发任何电信号，仅能供通常情况下两人对弈使用，不能作为机器人下棋用。因为下棋机器人需要一个电子棋盘系统来感知棋盘上棋子位置、颜色信息，即通过分布在棋盘上的传感器将棋盘上棋子相关信息传递给计算机，计算机经过数据处理及分析，才能决策出机器人行棋的运动控制策略，驱动机器人完成所需要的轨迹运动。经文献检索发现，中国发明专利名称为：一种光敏传感围棋盘，申请号为：00107744.9，该专利在棋盘上点阵式布置光敏电阻来传感棋盘上棋子信息，这的确是一种可以实现的电子棋盘系统，但该类型传感器容易受外界因素干扰，可靠性较差，不太容易推广。检索中还发现，中国发明专利“电子围棋盘”，申请号为：96103141.7，该专利在棋盘上虽然点阵式布置了霍尔传感器，在抗干扰和可靠性方面有所提高，但需要在黑白棋子中分别放入磁性相反的磁铁，通过电子开关的二次扫描方式来判断棋子有无，并且该种方法需要在棋盘内安装微处理器和液晶显示器，在电路设计、工艺设计和实现算法上较复杂，降低了系统可靠性，通用性较差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种机器人专用电子棋盘系统，克服已有的电子棋盘的可靠性较差，实现电路和算法较复杂，不易推广等缺点，同时更好地感知棋盘上棋子的位置信息，判断出棋子颜色，使机器人和人的对弈过程自动准确地完成。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明由棋盘和棋子组成，棋盘主要包括：棋盘基座、霍尔元件、列线、公共地线、行线，将霍尔元件阵列式排布在棋盘上，该棋盘共有M行、N列，在棋盘基座背面每个格子交叉点处有一个方孔，作为霍尔元件定位用，孔底距离棋盘基座正面约1.5mm，每个孔内放置一个霍尔元件，用胶水固定，共需要M×N个霍尔元件。棋盘基座的每一列处开一窄槽，供每列霍尔元件走线用，在棋盘行向中间处开一宽槽，作为总出线接口。将所有传感器固定完毕后，用绝缘硅胶密封。

本发明电子棋盘系统的电路，由霍尔元件阵列、并行端口、计算机组成，并行端口插在计算机槽内，霍尔元件阵列通过数据总线和并行端口相连。

所述的霍尔元件共有三个引脚：电源输入端a、信号输出端c和接地端b，接线时，将每一列上M个霍尔元件的电源输入端连接在一起，共N条，形成列线，由并行端口的输出位加以控制；将每一行上N个霍尔元件的信号输出端连接在一起，共M条，形成行线，由并行端口的输入位加以控制；所有霍尔元件的接地端都连接在一起，共1条，形成公共地线，接在并行端口的地线上，列线、行线、地线组成总出线接口，通过数据总线和并行端口相连接，并行端口安装在计算机内。

工作时，计算机控制并行端口中输出端口上N位中某一位的输出，使对应棋盘上某一列上所有的传感器通电(此时其它各列都断电)，同时计算机读取并行端口中输入端口上所有M位的输入信号来判断该列上传感器阵列的工作状态。然后依次循环给N列进行通、断电控制，同时读取被通电的那一列上M个霍尔传感器的信号，得出整个N列M行的霍尔传感器阵列的工作状态，从而判断出棋盘上所有棋子位置，并把该信息传送给计算机。同时通过计算机下棋软件，在计算机中形成一个真实棋盘的映射棋盘，可以判别棋盘上某个棋子颜色。

为了形成霍尔传感器信号，配合棋盘上的霍尔元件，本发明设计了机器人专用棋子，由外壳、磁铁、铁片组成，磁铁、铁片设置在外壳内。磁铁和棋盘上的霍尔元件形成霍尔传感器，铁片用来屏蔽磁铁产生的磁场。当棋子被安放在棋盘上格子的交叉点处时，便和棋盘上霍尔元件形成了霍尔传感器。如果此时给霍尔元件供电，该传感器便处于工作状态。

本发明具有实质性特点和显著进步，本发明机器人专用电子棋盘系统与象棋大师机器人配套使用，具有实现电路和算法简单、可靠，抗外界干扰强、灵敏度和稳定性高、成本低等优点，是一个能适合象棋、围棋、五子棋等多种棋类的电子棋盘系统，同时便于计算机目标识别，利于机器人进行严密推理判断，自动准确完成行棋动作。

附图说明

图1机器人专用电子棋盘系统的棋盘结构示意图

图2为图1所示A-A向剖视图

图3为图2所示B处放大图

图4机器人专用电子棋盘系统的电路图

图5机器人专用电子棋盘系统的棋子结构示意图

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本发明由棋盘1和棋子2组成，棋盘1主要包括：棋盘基座9、霍尔元件8、列线3、公共接地端4、行线5，将霍尔元件阵列式排布在棋盘上，该棋盘共有M行、N列，在棋盘基座9背面每个格子交叉点处有一个方孔，作为霍尔元件定位用，孔底距离棋盘基座正面1.5mm，每个孔内放置一个霍尔元件8，用胶水固定，共有M×N个霍尔元件，棋盘基座9的每一列处开一窄槽6，供每列霍尔元件走线用，在棋盘行向中间处开一宽槽，作为总出线接口7，所有霍尔元件固定完毕后，用绝缘硅胶密封。

该电子棋盘系统的电路，由霍尔元件阵列12、并行端口11、计算机10组成。并行端口11插在计算机10槽内，霍尔元件阵列12通过数据总线和并行端口11相连。

所述的霍尔元件共有三个引脚：电源输入端a、信号输出端c和接地端b，接线时，将每一列上M个霍尔元件的电源输入端a连接在一起，共N条，形成列线3，由并行端口11的输出位加以控制；将每一行上N个霍尔元件的信号输出端c连接在一起，共M条，形成行线5，由并行端口11的输入位加以控制；所有霍尔元件的接地端b都连接在一起，共1条，形成公共地线4，接在并行端口11的地线上，列线3、行线5、地线4组成总出线接口7，通过数据总线和并行端口11相连接，并行端口11安装在计算机10内。

棋子2由外壳13、磁铁15、铁片14组成，磁铁15、铁片14设置在外壳内，磁铁15和棋盘上的霍尔元件8形成霍尔传感器，铁片14屏蔽磁铁产生的磁场。

Claims (4)

1、一种机器人专用电子棋盘系统，由棋盘(1)和棋子(2)组成，棋盘(1)包括：棋盘基座(9)、霍尔元件(8)，其特征在于棋盘(1)还包括：列线(3)、公共地线(4)、行线(5)，将霍尔元件阵列式排布在棋盘上，该棋盘共有M行、N列，在棋盘基座(9)背面每个格子交叉点处有一个方孔，作为霍尔元件定位，孔底距离棋盘基座(9)正面1.5mm，每个孔内放置一个霍尔元件(8)，用胶水固定，共有M×N个霍尔元件(8)，棋盘基座(9)的每一列处开一窄槽(6)，供每列霍尔元件(8)走线用，在棋盘行向中间处开一宽槽，作为总出线接口(7)，所有霍尔元件(8)固定后，用绝缘硅胶密封。

2、根据权利要求1所述的机器人专用电子棋盘系统，其特征是电子棋盘系统的电路，由霍尔元件阵列(12)、并行端口(11)、计算机(10)组成，并行端口(11)插在计算机(10)槽内，霍尔元件阵列(12)通过数据总线和并行端口(11)相连。

3、根据权利要求1或2所述的机器人专用电子棋盘系统，其特征是所述的霍尔元件(8)共有三个引脚：电源输入端a、信号输出端c和接地端b，接线时，将每一列上M个霍尔元件的电源输入端a连接在一起，共N条，形成列线(3)，由并行端口(11)的输出位加以控制；将每一行上N个霍尔元件的信号输出端c连接在一起，共M条，形成行线(5)，由并行端口(11)的输入位加以控制；所有霍尔元件的接地端b都连接在一起，共1条，形成公共地线(4)，接在并行端口(11)的地线上，列线(3)、行线(5)、地线(4)组成总出线接口(7)，通过数据总线和并行端口(11)相连接，并行端口(11)设置在计算机(10)内。

4、根据权利要求1所述的机器人专用电子棋盘系统，其特征是棋子(2)由外壳(13)、磁铁(15)、铁片(14)组成，磁铁(15)、铁片(14)设置在外壳内，磁铁(15)和棋盘上的霍尔元件(8)形成霍尔传感器，铁片(14)屏蔽磁铁产生的磁场。

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