RU2393081C2 - Manipulator gripping device, manipulator and robot for board games - Google Patents
Manipulator gripping device, manipulator and robot for board games Download PDFInfo
- Publication number
- RU2393081C2 RU2393081C2 RU2008105404/02A RU2008105404A RU2393081C2 RU 2393081 C2 RU2393081 C2 RU 2393081C2 RU 2008105404/02 A RU2008105404/02 A RU 2008105404/02A RU 2008105404 A RU2008105404 A RU 2008105404A RU 2393081 C2 RU2393081 C2 RU 2393081C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- movable element
- manipulator
- rods
- designed
- horizontal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к способу захватывания предметов манипулятором, захвату манипулятора, манипулятору и роботу для настольных игр и может быть использовано, например, для построения шахматного робота, использующего предлагаемый манипулятор с захватом.The present invention relates to a method for capturing objects by a manipulator, capturing a manipulator, a manipulator and a robot for board games and can be used, for example, to build a chess robot using the proposed manipulator with a capture.
Уровень техникиState of the art
В настоящее время известны различные манипуляторы, снабженные захватами для захватывания и перемещения различных предметов.Currently, various manipulators equipped with grippers for gripping and moving various objects are known.
Так, в патенте Германии №3715140 (опубл. 24.11.1988) описано погрузочное устройство, содержащее два пальца в виде параллельных стержней на концах двух элементов, сходящихся и расходящихся по направляющим. Такая конструкция имеет весьма ограниченное применение, поскольку ею неудобно захватывать предметы с криволинейной поверхностью. Кроме того, этому устройству необходимо значительное пространство для обеспечения возможности раздвигания стержней.So, in German patent No. 3715140 (publ. 24.11.1988) a loading device is described comprising two fingers in the form of parallel rods at the ends of two elements that converge and diverge along the guides. This design has very limited use, since it is inconvenient to grab objects with a curved surface. In addition, this device requires significant space to allow the rods to slide apart.
Патент Канады №2286538 (опубл. 15.04.2000) раскрывает руку робота, в которой два пальца захвата сдвигаются и раздвигаются за счет поворачивания соответствующих направляющих. Недостатки этого устройства такие же, как и у предыдущего.Canadian Patent No. 2286538 (publ. 15.04.2000) discloses a robot arm in which two gripping fingers are moved and extended by turning the respective guides. The disadvantages of this device are the same as the previous one.
В выложенной заявке Японии №05-208391 (опубл. 20.08.1993) описана рука робота, в которой имеется три двухколенных пальца, которые могут перемещаться по радиусу и вращаться в прорезях основания. Недостатком этого устройства также является его ограниченное применение, поскольку оно лучше всего работает с круглыми предметами. Кроме того, данное устройство достаточно сложно в изготовлении. В выложенной заявке Японии №2007-007008 (опубл. 18.01.2007) описана еще более сложная рука робота, содержащая многозвенные пальцы захвата, которые управляются в каждом своем звене.Japanese application laid out No. 05-208391 (publ. 08/20/1993) describes a robot arm in which there are three two-finger fingers that can move along the radius and rotate in the slots of the base. The disadvantage of this device is its limited use, since it works best with round objects. In addition, this device is quite difficult to manufacture. Japanese laid-out application No. 2007-007008 (published on January 18, 2007) describes an even more complex robot arm containing multi-link grab fingers that are controlled at each link.
В патенте США №5456561 (опубл. 10.10.1995) представлен робот с предварительным совмещением, который имеет два горизонтально перемещаемых плеча и поворотный конец, которые все могут быть предварительно установлены в требуемое положение. Захват этого робота, однако, выполнен в виде простой двухзубой вилки и приспособлен лишь для поднимания полупроводниковых пластин.In US patent No. 5456561 (publ. 10.10.1995) presents a robot with preliminary alignment, which has two horizontally movable arms and a rotary end, which can all be pre-installed in the desired position. The capture of this robot, however, is made in the form of a simple double-tooth fork and is adapted only to lift the semiconductor wafers.
Патент Китая №1385224 (опубл. 18.12.2002) раскрывает гроссмейстерский робот, содержащий манипулятор с двумя перемещаемыми в горизонтальной плоскости плечами. В захвате этого робота используются электромагниты, что сильно ограничивает возможности его использования лишь специальными фигурами. В патенте Китая №1524665 (опубл. 01.09.2004) раскрыта еще более сложная конструкция захвата специально для шахматного робота с электромагнитами.China Patent No. 1385224 (published on December 18, 2002) discloses a grandmaster robot containing a manipulator with two shoulders moved in a horizontal plane. In the capture of this robot, electromagnets are used, which greatly limits the possibility of its use only by special figures. Chinese Patent No. 1524665 (published September 1, 2004) discloses an even more complex gripper design especially for a chess robot with electromagnets.
На сайте http://v.ladimir.kiev.ua/cr/robot.htm представлен шахматный робот, в котором перемещение подвижных элементов осуществляется с применением гидроцилиндров, что сильно утяжеляет конструкцию и снижает скорость перемещения. Захват же выполнен в виде трех шарнирно установленных пальцев, расходящихся и сходящихся с помощью достаточно сложного привода, воздействующего на верхние концы пальцев.The site http://v.ladimir.kiev.ua/cr/robot.htm presents a chess robot in which the movement of moving elements is carried out using hydraulic cylinders, which greatly complicates the design and reduces the speed of movement. The grip is made in the form of three pivotally mounted fingers, diverging and converging with the help of a rather complex drive acting on the upper ends of the fingers.
На сайте http://members.lycos.co.uk/nasroncheong/dynatutor/ представлен шахматный манипулятор в виде руки с пятью степенями свободы. Захват на конце этой руки перемещается в вертикальной плоскости, что требует увеличенной мощности (и веса) сервоприводов. Сам захват представляет собой пару сдвигаемых губок, что требует достаточного пространства между фигурами и не исключает выскальзывания захваченной фигуры.The site http://members.lycos.co.uk/nasroncheong/dynatutor/ presents a chess manipulator in the form of a hand with five degrees of freedom. The gripper at the end of this arm moves in a vertical plane, which requires increased power (and weight) of the servos. The capture itself is a pair of movable jaws, which requires sufficient space between the figures and does not exclude the slipping of the captured figure.
Наиболее близкий к заявленному изобретению аналог описан в патенте США №4398720 (опубл. 16.08.1983). Это компьютерная шахматная игра с помощью робота, которая проводится на доске с магнитами под каждым квадратом с помощью снабженных магнитами шахматных фигур. Манипулятор имеет два перемещаемых в горизонтальной плоскости плеча, причем перемещения плеч производятся с помощью тросиков, которые тянутся соответствующими сервоприводами. Захват представляет собой три расположенных по кругу пальца, загнутых на обоих концах внутрь этого круга. Нижние загибы служат для захвата шахматной фигуры в соответствующую канавку в ее нижней части. Верхние концы пальцев укреплены на шарнирах в точке изгиба, так что на загнутые концы можно надавливать сверху (для раскрытия захвата) или снизу (для закрытия захвата).Closest to the claimed invention, an analogue is described in US patent No. 4398720 (publ. 08/16/1983). This is a computer chess game using a robot, which is played on a chessboard with magnets under each square using chess pieces equipped with magnets. The manipulator has two shoulders moved in the horizontal plane, and the shoulders are moved using cables that are pulled by the corresponding servos. The grip consists of three fingers located in a circle, bent at both ends into this circle. The lower bends serve to capture a chess piece into the corresponding groove in its lower part. The upper ends of the fingers are hinged at the point of bending, so that the bent ends can be pressed from above (to open the grip) or from below (to close the grip).
Этот аналог имеет следующие недостатки. Использование магнитов в доске и фигурах может привести к тому, что фигура встанет не в центре клетки или притянется к соседней клетке или фигуре. При этом манипулятору необходимо каждый раз преодолевать притяжение магнитов для отделения фигуры от доски, что требует увеличения мощности соответствующего привода, а следовательно, и его веса. Использование поворотной тяги для опускания захвата требует использования приводов, развивающих большие усилия, т.е. имеющих большой вес. Пальцы захвата при опускании широко раскрыты, из-за чего может произойти смещение соседней фигуры, т.е. такой захват можно применять только для предметов, между которыми имеется достаточный зазор. При этом фигуры должны иметь специальную канавку для захватывания, что ограничивает применение данного манипулятора. Наконец, при необходимости в игре взять какую-либо шахматную фигуру манипулятору приходится совершать двойное перемещение: сначала снять одну фигуру, а потом поставить на ее место другую.This analogue has the following disadvantages. The use of magnets in the board and pieces may cause the piece to stand not in the center of the cell or to be drawn to a neighboring cell or piece. In this case, the manipulator must each time overcome the attraction of magnets to separate the figure from the board, which requires an increase in the power of the corresponding drive, and therefore its weight. The use of rotary thrust to lower the gripper requires the use of drives that develop large forces, i.e. having a lot of weight. When lowering the gripping fingers, they are wide open, which can cause the displacement of the adjacent figure, i.e. this grip can only be applied to objects between which there is sufficient clearance. In this case, the figures must have a special groove for gripping, which limits the use of this manipulator. Finally, if it is necessary to take some chess piece in the game, the manipulator has to move twice: first remove one piece and then put another in its place.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Таким образом, существует необходимость в более универсальном захвате, манипуляторе с таким захватом и роботе с таким манипулятором для настольной игры, в которых были бы преодолены недостатки существующего уровня техники.Thus, there is a need for a more versatile grip, a grip with such a grip, and a robot with such a grip for a board game that overcomes the disadvantages of the state of the art.
В этой целью предлагается группа изобретений, позволяющая получить технический результат в виде упрощения и облегчения конструкции и обеспечения универсальности захвата, а также использующих этот захват манипулятора и робота.To this end, a group of inventions is proposed, which allows to obtain a technical result in the form of simplification and lightening of the design and ensuring the versatility of the gripper, as well as the manipulator and the robot using this gripper.
Для достижения этой цели в первом объекте настоящего изобретения предлагается способ захватывания предметов манипулятором, в котором: размещают в рабочем местоположении манипулятора основание с установленным на нем серводвигателем, выходной вал которого снабжен поворотным элементом; прикрепляют n стержней, где n≥3, за их верхние концы в углах равностороннего n-угольника, вписанного в основание, с возможностью отклонения нижних концов всех n стержней к точке, лежащей под центром упомянутого равностороннего n-угольника; закрепляют на по меньшей мере одном крепежном элементе, предусмотренном на нижнем конце каждого из n стержней, один конец соответствующей из n гибких тяг; пропускают упомянутую гибкую тягу через крепежный элемент ближайшего стержня, расположенного с одной и той же стороны для любого из n стержней, и далее вдоль этого ближайшего стержня к поворотному элементу; закрепляют упомянутую гибкую тягу другим своим концом на упомянутом поворотном элементе; инициируют серводвигатель, обеспечивая тем самым поворот упомянутого поворотного элемента на заранее заданный угол, что приводит к натяжению всех n гибких тяг, вызывающему упомянутое отклонение нижних концов всех n стержней и сведение их друг к другу.To achieve this goal, in a first aspect of the present invention, there is provided a method for capturing objects by a manipulator, in which: a base with a servomotor mounted on it is placed at the working location of the manipulator, the output shaft of which is provided with a rotary element; attach n rods, where n≥3, for their upper ends at the corners of an equilateral n-gon inscribed in the base, with the possibility of deflecting the lower ends of all n rods to a point lying under the center of the said equilateral n-gon; fixed on at least one fastener provided at the lower end of each of n rods, one end of the corresponding of n flexible rods; passing said flexible rod through a fastener of the closest rod located on the same side for any of the n rods, and further along this closest rod to the rotary element; fixing said flexible rod with its other end to said rotary element; initiate a servomotor, thereby ensuring the rotation of the said rotary element at a predetermined angle, which leads to the tension of all n flexible rods, causing the aforementioned deviation of the lower ends of all n rods and reduce them to each other.
Предпочтительно выбирают n=4.Preferably, n = 4 is selected.
Для достижения той же цели во втором объекте настоящего изобретения предлагается захват манипулятора, содержащий: основание с неподвижно установленным на нем серводвигателем; поворотный элемент, жестко закрепленный на выходном валу серводвигателя; n стержней, где n≥3, прикрепленных за свои верхние концы в углах равностороннего n-угольника, вписанного в основание, с возможностью отклонения нижних концов всех n стержней к точке, лежащей под центром упомянутого равностороннего n-угольника, при этом каждый из n стержней снабжен на нижнем конце по меньшей мере одним крепежным элементом; n гибких тяг, каждая из которых закреплена одним своим концом на крепежном элементе соответствующего из n стержней, перекинута через крепежный элемент ближайшего стержня, расположенного с одной и той же стороны для любого из n стержней, проходит вдоль этого ближайшего стержня и закреплена другим своим концом на упомянутом поворотном элементе.To achieve the same goal, in a second aspect of the present invention, there is provided a grip of a manipulator comprising: a base with a servo motor fixed to it; a rotary element rigidly fixed to the output shaft of the servomotor; n rods, where n≥3 attached to their upper ends at the corners of an equilateral n-gon inscribed in the base, with the possibility of deflecting the lower ends of all n rods to a point lying under the center of the said equilateral n-gon, each of n rods provided at the lower end with at least one fastener; n flexible rods, each of which is fixed with its one end to the fastener of the corresponding of n rods, thrown through the fastener of the nearest rod located on the same side for any of the n rods, runs along this nearest rod and is fixed with its other end to said rotary element.
Предпочтительно выбирают n=4.Preferably, n = 4 is selected.
Особенность данного захвата состоит в том, что каждый из n стержней имеет на своем нижнем конце дугообразный элемент, касательная к которому перпендикулярна продольной оси данного стержня и который является частью окружности, образуемой при сведении вместе нижних концов всех n стержней.The peculiarity of this capture is that each of the n rods has an arcuate element at its lower end, the tangent to which is perpendicular to the longitudinal axis of the rod and which is part of the circle formed when the lower ends of all n rods are brought together.
Другая особенность данного захвата состоит в том, что крепежный элемент представляет собой петлю. При этом предпочтительно, чтобы каждый из n стержней имел на своем нижнем конце две петли, расположенные симметрично относительно продольной оси данного стержня и обращены каждая к одному из ближайших стержней, причем одна из этих двух петель предназначена для закрепления нижнего конца соответствующей гибкой тяги, а другая из этих двух петель предназначена для пропускания гибкой тяги, закрепленной нижним концом на соответствующем ближайшем стержне.Another feature of this grip is that the fastener is a loop. In this case, it is preferable that each of the n rods has at its lower end two loops located symmetrically with respect to the longitudinal axis of the rod and each facing one of the nearest rods, one of these two loops being used to secure the lower end of the corresponding flexible rod, and the other of these two loops is designed to pass flexible traction, fixed with the lower end to the corresponding nearest rod.
Еще одна особенность данного захвата состоит в том, что серводвигатель может быть установлен на основании так, что его выходной вал направлен либо перпендикулярно к плоскости основания, а гибкие тяги закреплены своими концами равномерно по периферии поворотного элемента, либо параллельно к плоскости основания, а гибкие тяги закреплены своими концами в одной точке поворотного элемента. При этом серводвигатель снабжен понижающим редуктором, выходной вал которого является выходным валом серводвигателя.Another feature of this grip is that the servomotor can be mounted on the base so that its output shaft is directed either perpendicular to the plane of the base, and flexible rods are fixed with their ends evenly around the periphery of the rotary element, or parallel to the plane of the base, and flexible rods fixed with their ends at one point of the rotary element. In this case, the servomotor is equipped with a reduction gear, the output shaft of which is the output shaft of the servomotor.
Для достижения той же цели в третьем объекте настоящего изобретения предлагается манипулятор, содержащий: неподвижную платформу; по меньшей мере один подвижный элемент, шарнирно установленный одним своим концом на упомянутой неподвижной платформе с возможностью вращения в горизонтальной плоскости; по меньшей мере один захват по второму объекту настоящего изобретения, установленный на другом конце соответствующего подвижного элемента с возможностью перемещения в вертикальном направлении; горизонтальные сервоприводы по меньшей мере по числу подвижных элементов, предназначенные каждый для перемещения в горизонтальной плоскости соответствующего подвижного элемента; вертикальные сервоприводы по числу захватов, предназначенные каждый для перемещения в вертикальном направлении соответствующего захвата.To achieve the same goal, in a third aspect of the present invention, there is provided a manipulator comprising: a fixed platform; at least one movable element pivotally mounted at one of its ends on said fixed platform with the possibility of rotation in a horizontal plane; at least one grip on the second object of the present invention mounted on the other end of the corresponding movable element with the possibility of movement in the vertical direction; horizontal servos of at least the number of movable elements, each intended to move in the horizontal plane of the corresponding movable element; vertical servos according to the number of captures, each designed to move in the vertical direction of the corresponding capture.
При этом конкретное выполнение данного манипулятора может иметь следующие особенности.Moreover, the specific implementation of this manipulator may have the following features.
Манипулятор может содержать: один подвижный элемент, выполненный телескопическим; первый горизонтальный сервопривод, предназначенный для поворота телескопического подвижного элемента относительно шарнирного закрепления одного его конца; второй горизонтальный сервопривод, предназначенный для изменения длины телескопического подвижного элемента; один упомянутый захват, установленный на другом конце телескопического подвижного элемента с возможностью перемещения в вертикальном направлении; один вертикальный сервопривод, предназначенный для перемещения в вертикальном направлении упомянутого захвата.The manipulator may contain: one movable element made telescopic; the first horizontal servo drive, designed to rotate the telescopic movable element relative to the articulation of one of its ends; a second horizontal servo drive designed to change the length of the telescopic movable element; one said gripper mounted on the other end of the telescopic movable element with the possibility of movement in the vertical direction; one vertical servo drive designed to move in the vertical direction of said gripper.
Иначе манипулятор может содержать: первый подвижный элемент, шарнирно установленный одним своим концом на неподвижной платформе с возможностью вращения в горизонтальной плоскости; второй подвижный элемент, шарнирно установленный одним своим концом на другом конце первого подвижного элемента с возможностью вращения в горизонтальной плоскости; один упомянутый захват, установленный на другом конце второго подвижного элемента с возможностью перемещения в вертикальном направлении; первый и второй горизонтальные сервоприводы, предназначенные каждый для перемещения в горизонтальной плоскости одноименных подвижных элементов; один вертикальный сервопривод, предназначенный для перемещения в вертикальном направлении упомянутого захвата.Otherwise, the manipulator may comprise: a first movable element pivotally mounted at one end thereof on a fixed platform with the possibility of rotation in a horizontal plane; a second movable element pivotally mounted at one end at the other end of the first movable element to rotate in a horizontal plane; one said gripper mounted on the other end of the second movable element with the possibility of movement in the vertical direction; the first and second horizontal servos, each designed to move in the horizontal plane of the same moving elements; one vertical servo drive designed to move in the vertical direction of said gripper.
Манипулятор может также содержать: первый подвижный элемент, выполненный телескопическим; второй подвижный элемент, шарнирно установленный одним своим концом на другом конце первого подвижного элемента с возможностью вращения в горизонтальной плоскости; первый и второй упомянутые захваты, установленные каждый на другом конце второго подвижного элемента с возможностью перемещения в вертикальном направлении; первый горизонтальный сервопривод, предназначенный для поворота первого подвижного элемента относительно шарнирного закрепления одного его конца; второй горизонтальный сервопривод, предназначенный для изменения длины первого подвижного элемента; первый и второй вертикальные сервоприводы, предназначенные каждый для перемещения в вертикальном направлении одноименного захвата.The manipulator may also comprise: a first movable element made telescopic; a second movable element pivotally mounted at one end at the other end of the first movable element to rotate in a horizontal plane; the first and second mentioned grips mounted each on the other end of the second movable element with the possibility of movement in the vertical direction; a first horizontal servo drive designed to rotate the first movable element relative to the articulation of one end thereof; a second horizontal servo drive designed to change the length of the first movable element; the first and second vertical servos, each designed to move in the vertical direction of the same capture.
Наконец, манипулятор может содержать: первый подвижный элемент, шарнирно установленный одним своим концом на неподвижной платформе с возможностью вращения в горизонтальной плоскости; второй подвижный элемент, шарнирно установленный одним своим концом на другом конце первого подвижного элемента с возможностью вращения в горизонтальной плоскости; третий подвижный элемент, шарнирно установленный одним своим концом на другом конце второго подвижного элемента с возможностью вращения в горизонтальной плоскости; первый и второй упомянутые захваты, установленные каждый на другом конце третьего подвижного элемента с возможностью перемещения в вертикальном направлении; первый-третий сервоприводы, предназначенные для перемещения в горизонтальной плоскости одноименных подвижных элементов; четвертый и пятый сервоприводы, предназначенные каждый для перемещения в вертикальном направлении первого и второго захватов, соответственно.Finally, the manipulator may comprise: a first movable element pivotally mounted at one end thereof on a fixed platform with the possibility of rotation in a horizontal plane; a second movable element pivotally mounted at one end at the other end of the first movable element to rotate in a horizontal plane; a third movable member pivotally mounted at one end thereof at the other end of the second movable member rotatably in a horizontal plane; the first and second mentioned grips mounted each at the other end of the third movable element with the possibility of movement in the vertical direction; first to third servos designed to move in the horizontal plane of the same moving elements; the fourth and fifth servos, each designed to move in the vertical direction of the first and second grippers, respectively.
Для достижения той же цели в четвертом объекте настоящего изобретения предлагается робот для настольных игр, содержащий: манипулятор по третьему объекту настоящего изобретения; доску с распознаванием местоположения и типа фигур соответствующей настольной игры; компьютер, в память которого введены: программа для считывания сигналов распознавания местоположения и типа фигур с доски; по меньшей мере одна игровая программа, предназначенная для проведения соответствующей настольной игры с учетом распознанных местоположений и типов фигур; программа управления манипулятором для перемещения фигур по сигналам от игровой программы.To achieve the same goal, in a fourth aspect of the present invention, there is provided a board game robot, comprising: a manipulator according to a third aspect of the present invention; a board with recognition of the location and type of figures of the corresponding board game; a computer in the memory of which are entered: a program for reading signals for recognizing the location and type of figures from the board; at least one game program for conducting a corresponding board game taking into account recognized locations and types of figures; a manipulator control program for moving figures according to signals from a game program.
Особенность данного робота состоит в том, что он предназначен для игры в шахматы и содержит: манипулятор с двумя захватами; шахматную доску с распознаванием местоположения и типа шахматных фигур; компьютер, в память которого введены: программа для считывания сигналов распознавания местоположения и типа шахматных фигур с шахматной доски; по меньшей мере одна игровая программа, предназначенная для проведения соответствующей шахматной игры с учетом распознанных местоположений и типов фигур; программа управления манипулятором для перемещения шахматных фигур с возможностью их взятия по сигналам от игровой программы.A feature of this robot is that it is designed to play chess and contains: a manipulator with two grips; a chessboard with recognition of the location and type of chess pieces; a computer in whose memory the following is entered: a program for reading signals for recognizing the location and type of chess pieces from a chessboard; at least one game program designed to conduct a corresponding chess game taking into account recognized locations and types of pieces; a manipulator control program for moving chess pieces with the possibility of taking them according to signals from the game program.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Ниже приведено подробное описание предлагаемых объектов настоящего изобретения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями.Below is a detailed description of the proposed objects of the present invention with reference to the accompanying drawings, in which the same elements are denoted by the same reference position.
Фиг.1 показывает общий вид робота для игры в шахматы с манипулятором, снабженным захватом по настоящему изобретению.Figure 1 shows a General view of a robot for playing chess with a manipulator equipped with a grip of the present invention.
Фиг.2 иллюстрирует работу захвата по настоящему изобретению.Figure 2 illustrates the operation of the capture of the present invention.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществленияDetailed Description of Preferred Embodiments
Настоящее изобретение описано ниже со ссылкой на один из возможных вариантов осуществления в виде робота для игры в шахматы, однако оно не ограничивается этим вариантом осуществления, приведенным лишь в качестве иллюстрации. Полный объем настоящего изобретения определяется лишь прилагаемой формулой изобретения с учетом возможных эквивалентов.The present invention is described below with reference to one possible implementation in the form of a robot for playing chess, however, it is not limited to this embodiment, given only as an illustration. The full scope of the present invention is determined only by the attached claims taking into account possible equivalents.
Приведенный ниже вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой робот для игры в шахматы, но в процессе его описания будут сделаны необходимые уточнения относительно иных возможных применений или воплощений настоящего изобретения без отображения на чертежах; при этом соответствующие ссылочные позиции будут снабжаться апострофом для того, чтобы отличать их от таких же элементов, приведенных на чертежах.The following embodiment of the present invention is a robot for playing chess, but in the process of describing it, necessary clarifications will be made regarding other possible applications or embodiments of the present invention without being shown in the drawings; wherein the corresponding reference position will be provided with an apostrophe in order to distinguish them from the same elements shown in the drawings.
На фиг.1 представлен робот для игры в шахматы. Этот робот содержит шахматную доску 11, компьютер 12 и манипулятор 13, условно показанный на фиг.1 установленным на компьютере 12. Разумеется, такое размещение манипулятора 13 совсем необязательно, более того - нецелесообразно и использовано здесь лишь для того, чтобы не загромождать чертеж дополнительным изображением компьютера.Figure 1 shows a robot for playing chess. This robot contains a chessboard 11, a computer 12 and a manipulator 13, conventionally shown in FIG. 1 mounted on a computer 12. Of course, this arrangement of the manipulator 13 is completely optional, moreover, it is impractical and is used here only in order not to clutter the drawing with an additional image a computer.
В данном варианте осуществления настоящего изобретения может быть использована любая шахматная доска 11 с распознаванием местоположения и типа шахматных фигур. Это может быть, к примеру, доска, описанная в патенте США №6690156 (опубл. 10.02.2004), либо доска, описанная в патенте Китая №1448884 (опубл. 15.10.2003), либо доска, описанная в международной заявке WO 03/080200 (опубл. 02.10.2003). Можно также использовать электронную шахматную доску, представленную на сайте http://www.dgtprojects.com/eboard.htm, которая используется шахматистами для трансляции партий в Интернете и на экраны. С этой доской используется комплект фигур с индукционными датчиками. С помощью специальной программы в компьютере 12, о чем сказано далее, измеряются текущие координаты фигур на доске. В данном случае важно лишь, чтобы используемая в роботе по фиг.1 шахматная доска позволяла определять местоположение и тип каждой шахматной фигуры и передавала в компьютер 12 сигналы, соответствующие сделанным определениям.In this embodiment of the present invention, any chessboard 11 with recognition of the location and type of chess pieces can be used. This can be, for example, the board described in US patent No. 6690156 (publ. 10.02.2004), or the board described in Chinese patent No. 1448884 (publ. 10/15/2003), or the board described in international application WO 03 / 080200 (publ. 02.10.2003). You can also use the electronic chessboard, presented on the website http://www.dgtprojects.com/eboard.htm, which is used by chess players to broadcast games on the Internet and on screens. A set of figures with induction sensors is used with this board. Using a special program in computer 12, as described below, the current coordinates of the pieces on the board are measured. In this case, it is only important that the chessboard used in the robot of FIG. 1 allows one to determine the location and type of each chess piece and transmit signals to the computer 12 corresponding to the definitions made.
В более общем случае, когда настоящее изобретение воплощено в роботе для какой-либо иной настольной игры (шашки, го, и т.п.), используемая доска 11' должна иметь возможность определять местоположение соответствующих фигур и их тип и передавать соответствующие сигналы в компьютер 12'. Конкретное выполнение доски 11′ не входит в объем патентных притязаний по настоящему изобретению.In a more general case, when the present invention is embodied in a robot for any other board game (checkers, go, etc.), the board 11 'used should be able to determine the location of the corresponding figures and their type and transmit the corresponding signals to the computer 12'. The specific implementation of the board 11 ′ is not included in the patent claims of the present invention.
Компьютер 12 может быть любым компьютерным устройством: персональным компьютером, ноутбуком, портативным компьютером и т.п. Важно лишь, чтобы в постоянной памяти этого компьютера 12 были записаны следующие программы:The computer 12 may be any computer device: a personal computer, laptop, laptop computer, etc. It is only important that the following programs are recorded in the permanent memory of this computer 12:
- программа для считывания сигналов распознавания местоположения и типа шахматных фигур с упомянутой шахматной доски 11;- a program for reading signals recognizing the location and type of chess pieces from the aforementioned chessboard 11;
- по меньшей мере одна игровая программа, предназначенная для проведения соответствующей шахматной игры с учетом распознанных местоположений и типов фигур;- at least one game program designed to conduct a corresponding chess game taking into account recognized locations and types of pieces;
- программа управления упомянутым манипулятором 13 для перемещения шахматных фигур с возможностью их взятия по сигналам от упомянутой игровой программы.- a control program for said manipulator 13 for moving chess pieces with the possibility of taking them according to signals from the said game program.
Программа для считывания сигналов с шахматной доски 11 должна распознавать поступающие от шахматной доски 11 сигналы и передавать распознанные местоположения и типы шахматных фигур в игровую программу. Если используется, например, шахматная доска по упомянутому выше патенту Китая №1448884, эта программа воспринимает сигналы от камеры ПЗС и распознает соответствующие фигуры и их местоположение на шахматной доске путем сравнения получаемых от камеры ПЗС сигналов с соответствующими данными, заранее занесенными в память компьютера 12. При использовании, например, электронной шахматной доски, представленной на упомянутом выше сайте http://www.dgtprojects.com/eboard.htm, эта программа осуществляет периодический опрос клеток шахматной доски, воспринимает ответные сигналы индукционных датчиков, которыми снабжены фигуры, распознает воспринятые сигналы и координаты соответствующих клеток доски, на которых эти фигуры находятся.The program for reading signals from the chessboard 11 should recognize the signals coming from the chessboard 11 and transmit the recognized locations and types of chess pieces to the game program. If, for example, a chessboard according to the aforementioned Chinese patent No. 1448884 is used, this program receives signals from the CCD camera and recognizes the corresponding figures and their location on the chessboard by comparing the signals received from the CCD camera with the corresponding data previously stored in computer memory 12. When using, for example, the electronic chessboard presented on the above site http://www.dgtprojects.com/eboard.htm, this program periodically polls the cells of the chessboard, perceives The distinct signals of the induction sensors, which the pieces are equipped with, recognize the perceived signals and the coordinates of the corresponding cells of the board on which these pieces are located.
В качестве программы для проведения шахматной игры может быть использована любая программа для игры в шахматы, - например, программа Fritz 11, доступная на сайте http://www.chessbase.com/products/fritz11/index.htm. Команды на соответствующее перемещение фигур вырабатываются на основе сигналов упомянутой выше программы считывания сигналов с шахматной доски и подаются из этой игровой программы на соответствующие исполнительные агрегаты (сервоприводы) манипулятора 13. Программа управления манипулятором 13 базируется на алгоритме работы, сущность которого описана ниже.As a program for conducting a chess game, any program for playing chess can be used, for example, the Fritz 11 program, available at http://www.chessbase.com/products/fritz11/index.htm. Commands for the corresponding movement of pieces are generated on the basis of the signals of the aforementioned program for reading signals from a chessboard and are sent from this game program to the corresponding executive units (servos) of the manipulator 13. The control program of the manipulator 13 is based on the operation algorithm, the essence of which is described below.
В более общем случае, когда настоящее изобретение воплощено в роботе для какой-либо иной настольной игры (шашки, го, лото и т.п.), в памяти компьютера 12′ должны быть записаны следующие программы, взаимосвязь между которыми аналогична взаимосвязи описанных в предыдущем примере программ:In a more general case, when the present invention is embodied in a robot for any other board game (checkers, go, lotto, etc.), the following programs should be recorded in the memory of computer 12 ′, the relationship between which is similar to that described in the previous sample programs:
- программа для считывания сигналов распознавания местоположения и типа фигур с доски 11′, используемой в данной конкретной игре;- a program for reading signals recognizing the location and type of figures from the board 11 ′ used in this particular game;
- по меньшей мере одна игровая программа, предназначенная для проведения соответствующей настольной игры с учетом распознанных местоположений и типов фигур;- at least one game program designed to conduct an appropriate board game taking into account recognized locations and types of figures;
- программа управления манипулятором 13′ для перемещения фигур по сигналам от упомянутой игровой программы.- a manipulator control program 13 ′ for moving figures according to signals from said game program.
Конкретный вид используемых программ не входит в объем патентных притязаний по настоящему изобретению.The specific form of programs used is not included in the scope of patent claims of the present invention.
Манипулятор 13, показанный на фиг.1, содержит неподвижную платформу 21, на которой по меньшей мере один подвижный элемент шарнирно установлен одним своим концом с возможностью вращения в горизонтальной плоскости. В рассматриваемом варианте осуществления речь идет о первом подвижном элементе 22, один (правый по чертежу) конец которого имеет шарнирное соединение 23 с неподвижной платформой 21. Манипулятор 13 в рассматриваемом варианте осуществления имеет также второй подвижный элемент 24, один (правый по чертежу) конец которого имеет шарнирное соединение 25 с другим концом (левым по чертежу) первого подвижного элемента 22. Таким образом, в данном случае подвижные элементы 22 и 24 обеспечивают возможность перемещения другого (левого по чертежу) конца второго подвижного элемента в любую точку над игровой доской 11 в горизонтальной плоскости. Разумеется, высота, на которой оба подвижных элемента 22 и 24 перемещаются над игровой доской, должна превышать высоту самой высокой фигуры, стоящей на доске 11.The manipulator 13, shown in figure 1, contains a fixed platform 21, on which at least one movable element is pivotally mounted at one end with the possibility of rotation in the horizontal plane. In this embodiment, we are talking about the first movable element 22, one (right in the drawing) end of which has a hinge 23 with a fixed platform 21. The manipulator 13 in this embodiment also has a second movable element 24, one (right in the drawing) the end of which has a swivel 25 with the other end (left in the drawing) of the first movable element 22. Thus, in this case, the movable elements 22 and 24 provide the ability to move the other (left in the drawing) end of the second odvizhnogo element at any point on the gaming board 11 in the horizontal plane. Of course, the height at which both movable elements 22 and 24 move over the game board must exceed the height of the tallest piece standing on the board 11.
На фиг.1 показаны первый горизонтальный сервопривод 26, размещенный на неподвижной платформе 21 и предназначенный для перемещения первого подвижного элемента 22 в горизонтальной плоскости, и второй горизонтальный сервопривод 27, размещенный на другом (левом по чертежу) конце первого подвижного элемента 22 и предназначенный для перемещения второго подвижного элемента 24 в горизонтальной плоскости. На фиг.1 оба этих горизонтальных сервопривода 26 и 27 продублированы для повышения надежности.Figure 1 shows the first horizontal servo drive 26, placed on a fixed platform 21 and designed to move the first movable element 22 in a horizontal plane, and the second horizontal servo drive 27, placed on the other (left in the drawing) end of the first movable element 22 and designed to move the second movable element 24 in the horizontal plane. In figure 1, both of these horizontal servos 26 and 27 are duplicated to increase reliability.
Показанный вариант осуществления части манипулятора 13 вовсе не единственный возможный. При использовании робота с манипулятором 13′ или самого манипулятора 13' для захвата и переноса предметов в некоторой ограниченной области может оказаться выгодным использовать только один подвижный элемент 22', выполненный телескопическим и имеющий на одном своем конце шарнирное соединение 23' с неподвижной платформой 21'. При этом для обеспечения перемещения другого конца первого подвижного элемента 22' в горизонтальной плоскости в манипулятор 13' входят первый горизонтальный сервопривод 26', предназначенный для поворота телескопического подвижного элемента 22' относительно шарнирного закрепления 23' одного его конца, и второй горизонтальный сервопривод 27', предназначенный для изменения длины телескопического подвижного элемента 22'. При этом оба горизонтальных сервопривода 26' и 27' будут установлены на неподвижной платформе 21'.The shown embodiment of the manipulator part 13 is not at all the only possible one. When using a robot with a manipulator 13 ′ or the manipulator 13 ′ itself to capture and carry objects in a certain limited area, it may be advantageous to use only one movable element 22 ′ made telescopic and having a swivel 23 ′ at one end with a fixed platform 21 ′. Moreover, to ensure the other end of the first movable element 22 'is moved in a horizontal plane, the first horizontal servo drive 26' is included in the manipulator 13 ', designed to rotate the telescopic movable element 22' relative to the hinge 23 'of one end thereof, and the second horizontal servo 27', designed to change the length of the telescopic movable element 22 '. In this case, both horizontal servos 26 'and 27' will be mounted on a fixed platform 21 '.
В принципе манипулятор 13 может иметь и большее число подвижных элементов, если это необходимо для обеспечения перемещения в некоторой области, имеющей искривленную форму. При этом соответственно увеличится и число горизонтальных сервоприводов.In principle, the manipulator 13 may also have a greater number of movable elements, if necessary to ensure movement in a certain region having a curved shape. At the same time, the number of horizontal servos will increase accordingly.
В варианте осуществления настоящего изобретения, показанном на фиг.1, на другом (левом по чертежу) конце второго подвижного элемента 24 установлен третий подвижный элемент 28 с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости. Этот третий подвижный элемент 28 существенно короче первого и второго подвижных элементов 22 и 24 и имеет на одном своем конце шарнирное соединение 29 со вторым подвижным элементом 24. При этом на этом же конце второго подвижного элемента 24 установлен третий горизонтальный сервопривод 30, обеспечивающий перемещение третьего подвижного элемента 28 в горизонтальной плоскости.In the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, at the other (left in the drawing) end of the second movable element 24, a third movable element 28 is mounted to move in a horizontal plane. This third movable element 28 is significantly shorter than the first and second movable elements 22 and 24 and has a pivot joint 29 with a second movable element 24. At the same end, a third horizontal servo drive 30 is mounted at the same end of the second movable element 24, which enables the third movable element to move element 28 in the horizontal plane.
Как видно на фиг.1, сервоприводы 26, 27 и 30 представляют собой электродвигатели - возможно с понижающими редукторами - на выходных валах которых имеются соответствующие зубчатые колеса для передачи вращения к соответствующим зубчатым колесам, закрепленным на одноименном подвижном элементе 22, 24, 28. Однако в принципе возможно иное выполнение сервоприводов 26, 27 и 30, обеспечивающее перемещение подвижных элементов 22, 24, 28 в горизонтальной плоскости (например, как в упомянутом выше патенте США №4398720).As can be seen in figure 1, the servos 26, 27 and 30 are electric motors - possibly with reduction gears - on the output shafts of which there are corresponding gear wheels for transmitting rotation to the corresponding gear wheels mounted on the same movable element 22, 24, 28. However, in principle, it is possible to perform other actuators 26, 27 and 30, providing movement of the movable elements 22, 24, 28 in a horizontal plane (for example, as in the aforementioned US patent No. 4398720).
На другом конце третьего подвижного элемента 28 установлены первый и второй захваты 31 и 32 с возможностью перемещения в вертикальном направлении. Эта возможность обеспечивается за счет первого и второго вертикальных сервоприводов 33 и 34, предназначенных каждый для перемещения в вертикальном направлении соответственно первого и второго захватов 31 и 32. Как видно на фиг.1, эти сервоприводы имеют на выходном валу зубчатые колеса, зацепляющие при своем вращении от соответствующих электродвигателей зубчатые рейки, к концам которых прикреплены захваты 31 и 32. Однако вполне возможно и иное выполнение сервоприводов 33 и 34, обеспечивающее перемещение захватов 31 и 32 в вертикальном направлении.At the other end of the third movable element 28, the first and second grippers 31 and 32 are mounted with the possibility of movement in the vertical direction. This possibility is provided by the first and second
Сами захваты 31 и 32 выполнены каждый следующим образом. На основании 41 (42), которое крепится к соответствующей зубчатой рейке сервопривода 33 (34) на фиг.1, установлен серводвигатель 43 (44), на выходном валу которого жестко закреплен поворотный элемент 45 (46). На фиг.1 выходной вал серводвигателя 43 (44) направлен вертикально, поворотный элемент 45 (46) выполнен в виде диска, а основание 41 (42) имеет форму квадрата. В углах этого квадрата установлены стержни 47 (48), нижние концы которых могут смещаться к точке, лежащей под центром квадратного основания 41 (42). Такое смещение может обеспечиваться как за счет шарнирной подвески стержней 47 (48) за их верхние концы, так и при жестком прикреплении этих верхних концов к основанию 41 (42) за счет упругих свойств самих стержней 47 (48). Очевидно, что длина стержней 47 (48) выбирается так, чтобы самая высокая шахматная фигура не касалась нижней части основания 41 (42) или установленного на нем серводвигателя 43 (44) в зависимости от того, что из них находится ниже, когда нижние концы стержней касаются шахматной доски 11.The grips 31 and 32 are each made as follows. On the basis of 41 (42), which is attached to the corresponding gear rack of the servo drive 33 (34) in figure 1, a servo motor 43 (44) is installed, on the output shaft of which the rotary element 45 (46) is rigidly fixed. In figure 1, the output shaft of the servomotor 43 (44) is directed vertically, the rotary element 45 (46) is made in the form of a disk, and the base 41 (42) has the shape of a square. At the corners of this square, rods 47 (48) are installed, the lower ends of which can be displaced to a point lying under the center of the square base 41 (42). Such a displacement can be achieved both due to the hinged suspension of the rods 47 (48) at their upper ends, and when these upper ends are rigidly attached to the base 41 (42) due to the elastic properties of the rods 47 (48) themselves. Obviously, the length of the rods 47 (48) is chosen so that the highest chess piece does not touch the lower part of the base 41 (42) or the servomotor 43 (44) mounted on it, depending on which is lower when the lower ends of the rods touch the chessboard 11.
На нижних концах стержней 47 (48) можно устанавливать дугообразные элементы (не показано), касательная к каждому из которых перпендикулярна продольной оси данного стержня 47 (48). Этот дугообразный элемент является частью окружности, образуемой при сведении вместе нижних концов всех стержней 47 (48).At the lower ends of the rods 47 (48), arched elements (not shown) can be installed, the tangent to each of which is perpendicular to the longitudinal axis of the rod 47 (48). This arcuate element is part of a circle formed by bringing together the lower ends of all rods 47 (48).
Упомянутые дугообразные элементы опциональны для шахматного робота по фиг.1. Гораздо важнее иметь на нижнем конце каждого стержня 47 (48) одну или две петли. Эти две петли расположены симметрично относительно продольной оси данного стержня 47 (48) и обращены каждая к одному из ближайших стержней 47 (48). Т.е. нижний конец стержня 47 (48) напоминает букву Ф. Например, одна петля на нижнем конце самого левого стержня 48 второго захвата 32 на фиг.1 «смотрит» на соседний стержень 48, находящийся справа, а другая петля этого же стержня 48 «смотрит» на соседний стержень 48, находящийся на фиг.1 позади самого левого стержня 48 и немного вправо от него. Разумеется, петли могут быть заменены любыми иными крепежными элементами, пригодными для крепления за них и пропускания через них тяг 50.Said arcuate elements are optional for the chess robot of FIG. 1. It is much more important to have one or two loops on the lower end of each rod 47 (48). These two loops are located symmetrically with respect to the longitudinal axis of this rod 47 (48) and each face one of the nearest rods 47 (48). Those. the lower end of the rod 47 (48) resembles the letter F. For example, one loop at the lower end of the
В том случае, когда каждый стержень 47 (48) снабжен на своем нижнем конце двумя петлями, одна из этих двух петель предназначена для закрепления нижнего конца соответствующей гибкой тяги 49 (50), а другая из этих двух петель предназначена для пропускания другой такой же гибкой тяги 49 (50), закрепленной нижним концом на соответствующем ближайшем стержне. Например, на нижнем конце самого левого стержня 47 первого захвата 31 на фиг.1 закреплен нижний конец гибкой тяги 49, которая затем пропущена через ближайшую петлю того стержня 47, который находится позади самого левого стержня 47 и немного вправо от него, и далее проходит вдоль этого ближайшего стержня, и закреплена другим своим концом на поворотном элементе 45. А через другую петлю самого левого стержня 47 на фиг.1 пропущена другая гибкая тяга 49, которая закреплена одним своим концом на стержне 47, находящемся справа от самого левого стержня 47. После пропускания через «свою» петлю на самом левом стержне 47 эта гибкая тяга 49 проходит вдоль самого левого стержня 47 и крепится другим своим концом на поворотном элементе 45.In the case where each rod 47 (48) is equipped with two loops at its lower end, one of these two loops is designed to fix the lower end of the corresponding flexible rod 49 (50), and the other of these two loops is designed to pass the other same flexible thrust 49 (50), fixed with the lower end to the corresponding nearest rod. For example, at the lower end of the
Получается, что все гибкие тяги 49 (50) соединяют соседние стержни 47 (48) с одной и той же стороны: скажем, каждая гибкая тяга 49 (50) закреплена с левой стороны соответствующего стержня, если смотреть снаружи захвата 31 (32), когда данный стержень находится прямо перед смотрящим в центре поля зрения, и пропущена с правой стороны соседнего левого стержня 47 (48) и вдоль него к поворотному элементу 45 (46), тогда как гибкая тяга 49 (50), пропущенная через правый крепежный элемент данного стержня 47 (48) и вдоль него, закреплена с левой стороны соседнего правого стержня 47 (48).It turns out that all flexible rods 49 (50) connect adjacent rods 47 (48) on the same side: for example, each flexible rod 49 (50) is fixed on the left side of the corresponding rod when viewed from the outside of gripper 31 (32) when this rod is located directly in front of the one looking at the center of the field of view, and is passed from the right side of the neighboring left rod 47 (48) and along it to the rotary element 45 (46), while the flexible rod 49 (50) passed through the right fixing element of this rod 47 (48) and along it, is fixed on the left side of the adjacent right rod Nya 47 (48).
Гибкие тяги 49 (50) могут быть сделаны из любого подходящего материала: это могут быть, к примеру, нитки, лески, тонкие проволочки и т.п. В варианте осуществления по фиг.1 все гибкие тяги 49 (50) крепятся к поворотному элементу 45 (46) в виде диска равномерно по его периферии.Flexible rods 49 (50) can be made of any suitable material: these can be, for example, threads, fishing lines, thin wires, etc. In the embodiment of FIG. 1, all flexible rods 49 (50) are attached to the rotary member 45 (46) in the form of a disk evenly around its periphery.
В приведенном на фиг.1 примере основание 41 (42) имеет форму квадрата. Предпочтительно, чтобы расположенные по углам этого квадрата стержни 47 (48) проходили параллельно друг другу и ограничивали своими нижними концами квадрат, практически равный клетке используемой шахматной доски 11, либо немного меньший этой клетки, но чтобы в любом случае основание любой используемой шахматной фигуры могло поместиться внутри квадрата, ограниченного нижними концами стержней 47 (48). Понятно, что число n стержней 47 (48) может быть любым не меньше трех для надежной фиксации фигуры и шире предмета, который необходимо захватить. При этом стержни следует располагать по углам равностороннего n-угольника, вписанного в основание 41 (42).In the example of FIG. 1, the base 41 (42) is square in shape. It is preferable that the rods 47 (48) located at the corners of this square extend parallel to each other and limit their lower ends to a square that is almost equal to the square of the used chessboard 11, or slightly smaller than this square, but that in any case the base of any chess piece used can fit inside the square bounded by the lower ends of the rods 47 (48). It is clear that the number n of the rods 47 (48) can be any not less than three for reliable fixation of the figure and wider than the object to be captured. In this case, the rods should be located at the corners of an equilateral n-gon inscribed in the base 41 (42).
Серводвигатель 43 (44) может быть установлен на основании 41 (42) и так, что его выходной вал расположен горизонтально. В этом случае поворотный элемент 45 (46) может быть выполнен в виде прямого поводка, одним своим концом закрепленного на выходном валу серводвигателя 43 (44), тогда как другой его конец, отходящий перпендикулярно от вала, используется для закрепления верхних концов всех гибких тяг 49 (50). При этом целесообразно размещать серводвигатель 43 (44) так, чтобы поворачивающийся конец прямого поводка находился вблизи центра основания 41 (42) для равномерного натяжения всех гибких тяг 49 (50) при вращении серводвигателя 43 (44).The servo motor 43 (44) can be mounted on the base 41 (42) and so that its output shaft is horizontal. In this case, the rotary element 45 (46) can be made in the form of a straight lead, one of its ends fixed to the output shaft of the servomotor 43 (44), while its other end, extending perpendicular to the shaft, is used to fix the upper ends of all flexible rods 49 (fifty). It is advisable to place the servomotor 43 (44) so that the rotating end of the straight lead is near the center of the base 41 (42) for uniform tension of all flexible rods 49 (50) when the servomotor 43 (44) is rotated.
В принципе все сервоприводы и серводвигатели могут быть снабжены понижающими редукторами, выходные валы которых являются выходными валами соответствующих сервоприводов или серводвигателей.In principle, all servos and servomotors can be equipped with reduction gears, the output shafts of which are the output shafts of the respective servos or servomotors.
Два захвата 31 и 32, показанные на фиг.1, используются только тогда, когда во время очередного хода необходимо «взять» какую-либо фигуру противника, поставив затем на ее место свою фигуру. Однако такой ход можно сделать и в два этапа: сначала взяв чужую фигуру и сняв ее с доски 11, а затем поставив на ее место свою фигуру. В этом случае можно ограничиться лишь одним захватом 31′. Понятно также, что подвижный элемент 28, названный на фиг.1 третьим, может оказаться вторым, если вместо двух подвижных элементов 22 и 24 используется один телескопический подвижный элемент 22′. Это, однако, не влияет на объем притязаний по настоящему изобретению, а относится лишь к различным возможным вариантам осуществления манипулятора 13.Two captures 31 and 32, shown in figure 1, are used only when during the next move it is necessary to "take" any enemy figure, then putting his figure in its place. However, such a move can be done in two stages: first, taking someone else's piece and removing it from the board 11, and then putting his piece in its place. In this case, you can limit yourself to only one capture 31 ′. It is also understood that the movable element 28, named third in FIG. 1, may be second if one telescopic movable element 22 ′ is used instead of two movable elements 22 and 24. This, however, does not affect the scope of the claims of the present invention, but refers only to various possible embodiments of the manipulator 13.
Работа робота с манипулятором 13, показанного на фиг.1, осуществляется следующим образом.The operation of the robot with the manipulator 13, shown in figure 1, is as follows.
По сигналам распознавания местоположения и типа фигур соответствующая программа в компьютере 12 постоянно отслеживает ситуацию на шахматной доске 11. Соответствующая игровая программа компьютера 12 выдает команду на очередной ход, которая передается в программу управления манипулятором 13 для перемещения фигур.According to the signals for recognizing the location and type of pieces, the corresponding program in the computer 12 constantly monitors the situation on the chessboard 11. The corresponding game program of the computer 12 issues a command for the next move, which is transmitted to the control program of the manipulator 13 to move the pieces.
Сначала эта программа управления передает команды на соответствующие сервоприводы 26, 27, 30 для перемещения одного из захватов - пусть это будет первый захват 31 (а если используется только один захват, то захват 31′) - в положение над соответствующей клеткой шахматной доски 11 с фигурой, выбранной для очередного хода игровой программой. При этом предпочтительное исходное параллельное расположение четырех стержней 47 захвата 31 по углам выбранной клетки обеспечивает возможность безопасного захвата выбранной шахматной фигуры без воздействия (сдвигания, расталкивания) на соседние фигуры.First, this control program sends commands to the corresponding servos 26, 27, 30 to move one of the grips - let it be the first gripper 31 (and if only one gripper is used, then the gripper 31 ′) - to the position above the corresponding square of the chessboard 11 with a piece selected for the next move by the game program. In this case, the preferred initial parallel arrangement of the four
Дальше манипулятор 13 остается в выбранном положении путем подачи команд фиксации на сервоприводы 26, 27, 30 и начинается работа захвата, проиллюстрированная отдельно на фиг.2.Further, the manipulator 13 remains in the selected position by submitting the locking commands to the servos 26, 27, 30 and the capture operation, illustrated separately in FIG. 2, begins.
Сначала (фиг.2а) по команде из компьютера 12 включается вертикальный сервопривод 33, вращение которого приводит к опусканию захвата 31 нижними концами стержней 47 практически до поверхности шахматной доски 11. При этом стержни 47 оказываются (фиг.2б) расположенными вокруг выбранной шахматной фигуры (на фиг.2 это пешка) практически по углам занимаемой ею клетки. После этого по команде от компьютера 12 включается серводвигатель 43, вращающий на заданный угол поворотный элемент 45. За счет этого верхние концы гибких тяг 49 вытягиваются вверх, сближая нижний конец каждого из стержней 47, к которому конкретная гибкая тяга 49 прикреплена, к нижнему концу соседнего стержня 47, через петлю которого данная тяга 49 пропущена. В итоге нижние концы всех стержней 47 сдвигаются в направлении точки, лежащей под центром равностороннего n-угольника (в данном случае - квадрата), по углам которого закреплены стержни 47, т.е. сближаются друг с другом, захватывая оказавшуюся между ними шахматную фигуру (фиг.2в). Серводвигатель 43 остается включенным (или по меньшей мере застопоренным), чтобы не ослаблять натяжение гибких тяг 49.First (FIG. 2a), on command from computer 12, a
Вслед за этим вертикальный сервопривод 33 включается на вращение в обратную сторону, и основание 41 со сведенными стержнями 47, зажавшими выбранную фигуру, поднимается на исходную высоту, достаточную для горизонтального перемещения над остальными фигурами, стоящими на доске 11. Далее компьютер 12 подает соответствующие команды на горизонтальные сервоприводы 26, 27, 30, которые перемещают манипулятор 13 в положение над другой клеткой шахматного поля 11, выбранной для указанного игровой программой хода. Горизонтальные сервоприводы 26, 27, 30 стопорятся, снова включается вертикальный сервопривод 33, и захват 31 с зажатой стержнями 47 фигурой опускается на выбранную клетку (фиг.2в). После этого серводвигатель 43 выключается (или с него снимается сигнал стопорения), и упругие стержни 47 сами упруго возвращаются в свое исходное положение, освобождая ранее захваченную фигуру (фиг.2б). Далее вертикальный сервопривод 33 поднимает захват 31 (фиг.2а), и манипулятор 13 отводится в исходное положение по соответствующим командам с компьютера 12.Following this, the
Использование минимально упругих стержней 47 (48), жестко закрепленных своими верхними концами в основании 41 (42) предпочтительно, т.к. при этом стержни 47 (48) будут сами возвращаться в свое исходное состояние (параллельно друг другу) после выключения серводвигателя 43 (44). Это, однако, не исключает возможности шарнирной подвески стержней 47 (48) за свои верхние концы на основании 41 (42) так, чтобы они имели возможность разойтись под действием собственного веса при выключении серводвигателя 43 (44).The use of minimally elastic rods 47 (48), rigidly fixed with their upper ends in the base 41 (42), is preferable, because while the rods 47 (48) will themselves return to their original state (parallel to each other) after turning off the servomotor 43 (44). This, however, does not exclude the possibility of hinged suspension of the rods 47 (48) for their upper ends on the base 41 (42) so that they can disperse under the action of their own weight when the servomotor 43 (44) is turned off.
Если в шахматном роботе используются два захвата 31 и 32, можно осуществлять ход со взятием фигуры противника за один прием. В этом случае сначала манипулятор 13 захватывает «ходящую» фигуру, например, первым захватом 31 по уже описанному алгоритму, после чего захват 31 поднимается и манипулятор 13 перемещается горизонтальными сервоприводами 26, 27, 30 так, чтобы второй захват был ориентирован над конечной клеткой данного хода с фигурой противника, которую на этом ходу следует «взять». Далее повторяется уже описанный процесс захватывания этой фигуры и подъем второго захвата 32. После этого, при неизменном положении первого и второго подвижных элементов 22, 24 манипулятора 13 (в примере по фиг.1), третий подвижный элемент 28 поворачивается третьим горизонтальным сервоприводом 30 на шарнирном креплении 29 так, что над клеткой, где стояла взятая фигура противника, оказывается первый захват 31 с зажатой фигурой. После этого первый захват 31 опускается, освобождает зажатую в нем фигуру и поднимается в исходное положение. Затем манипулятор 13 перемещается в положение вне шахматной доски, в котором должна оказаться взятая фигура, опускает второй захват 32 и отпускает взятую фигуру так, как ранее описано для первого захвата 31. После этого манипулятор 13 возвращается в свое исходное положение.If two captures 31 and 32 are used in a chess robot, you can make a move with taking the opponent’s piece in one go. In this case, first the manipulator 13 captures the “walking” figure, for example, by the first grip 31 according to the algorithm already described, after which the grip 31 rises and the manipulator 13 is moved by horizontal servos 26, 27, 30 so that the second grip is oriented above the final cell of this move with the opponent’s piece, which should be “taken” this turn. Next, the already described process of capturing this figure and lifting the second gripper 32 is repeated. After that, with the first and second movable elements 22, 24 of the manipulator 13 (in the example of FIG. 1) unchanged, the third movable element 28 is rotated by the third horizontal servo drive 30 on the hinge fastening 29 so that over the cell where the enemy’s taken figure stood, is the first capture 31 with the figure clamped. After that, the first grip 31 is lowered, releases the figure clamped in it and rises to its original position. Then the manipulator 13 is moved to a position outside the checkerboard in which the taken piece should be, lowers the second capture 32 and releases the taken piece as previously described for the first capture 31. After that, the manipulator 13 returns to its original position.
Программа управления манипулятором может предусматривать выдачу команд, по которым манипулятор по завершении очередного хода «сводит» вместе стержни 47 (48) какого-либо захвата 31 (32) без захватывания фигуры, перемещается в заданное положение и сжатыми стержнями 47 (48) нажимает соответствующую клавишу шахматных часов, если игра идет на время. После этого манипулятор 13 может вернуться в исходное положение.The manipulator control program may provide for issuing commands by which the manipulator, upon completion of the next move, “brings together” the rods 47 (48) of any grip 31 (32) without capturing the figure, moves to a predetermined position and presses the corresponding key with compressed rods 47 (48) chess hours if the game is on time. After that, the manipulator 13 may return to its original position.
Поскольку в манипуляторе 13 предусмотрено только горизонтальное перемещение подвижных элементов 22, 24, 28, требуемые от сервоприводов 26, 27, 30 усилия невелики и во всяком случае существенно меньше тех, которые были бы необходимы, если бы перемещение происходило в вертикальной плоскости. Поэтому сервоприводы 26, 27, 30 могут иметь минимальный вес.Since the manipulator 13 provides only horizontal movement of the movable elements 22, 24, 28, the forces required from the servos 26, 27, 30 are small and in any case significantly less than those that would be necessary if the movement occurred in a vertical plane. Therefore, the servos 26, 27, 30 can have a minimum weight.
Сведение нижних концов стержней 47 (48) с помощью гибких тяг 49 (50), одновременно и равномерно натягиваемых путем вращения поворотного элемента 43 (44), обеспечивает одинаковое отклонение всех стержней 47 (48) к середине клетки (к точке, лежащей под центром равностороннего n-угольника, по углам которого зафиксированы стержни 47 (48)). Это гарантирует, при должной начальной юстировке робота (манипулятора 13), что выбранная фигура будет надежно захвачена этими стержнями 47 (48). Даже некоторый сдвиг фигуры в пределах клетки не помешает этому захватыванию, поскольку при своем сведении стержни 47 (48) автоматически отцентрируют основание фигуры относительно той точки, к которой они сходятся. Предпочтительное число n стержней 47 (48), равное четырем, и малый диаметр стержней, необходимый для того, чтобы их можно было отклонить небольшим усилием от натяжения гибких тяг 49 (50), обеспечивают возможность захватывания выбранной фигуры даже в окружении близко стоящих шахматных фигур вследствие круглой формы их оснований, оставляющей достаточные зазоры между фигурами для опускающихся стрежней 47 (48). Выполнение стрежней 47 (48) достаточно тонкими, а также использование гибких тяг 49 (50) в виде нитей позволяет использовать менее мощный и более легкий серводвигатель 43 (44).The reduction of the lower ends of the rods 47 (48) using flexible rods 49 (50), simultaneously and evenly stretched by rotation of the rotary element 43 (44), provides the same deviation of all rods 47 (48) to the middle of the cell (to the point lying under the center of the equilateral n-gon, at the corners of which rods 47 (48) are fixed). This ensures, with proper initial adjustment of the robot (manipulator 13), that the selected figure will be reliably captured by these rods 47 (48). Even a certain shift of the figure within the cell will not interfere with this capture, since when they are reduced, the rods 47 (48) will automatically center the base of the figure relative to the point to which they converge. The preferred number n of rods 47 (48), which is four, and the small diameter of the rods required so that they can be deflected by a small effort from the tension of the flexible rods 49 (50), make it possible to capture the selected piece even in the presence of closely spaced chess pieces due to the round shape of their bases, leaving sufficient gaps between the figures for the descending rods 47 (48). The execution of the rods 47 (48) is quite thin, and the use of flexible rods 49 (50) in the form of threads allows you to use a less powerful and lighter servomotor 43 (44).
Таким образом, конструкция захвата и всего манипулятора, а следовательно, и робота получается более легкой и более простой, чем в ближайшем аналоге.Thus, the design of the capture and the entire manipulator, and therefore the robot, is lighter and simpler than in the closest analogue.
Наличие двух захватов 31 и 32 дает возможность ускорить игру, т.к. ход со взятием фигуры противника можно выполнять за один «проход» манипулятора 13. Манипулятор может нажимать клавишу шахматных часов, если игра идет на время. Кроме того, описанный робот можно использовать даже для начальной расстановки шахматных фигур на доске. Тем самым универсальность захвата, манипулятора и робота повышается.The presence of two captures 31 and 32 makes it possible to speed up the game, because the move with taking the opponent’s piece can be performed in one “pass” of the manipulator 13. The manipulator can press the key of the chess clock if the game is on time. In addition, the described robot can even be used for the initial arrangement of chess pieces on the board. Thus, the versatility of the capture, manipulator and robot is increased.
Очевидно, что описанный робот для игры в шахматы можно использовать и для игры в шашки, го и иные настольные игры. Для этого достаточно перепрограммировать компьютер 12, т.е. ввести в него соответствующие игровые программы и программы распознавания местоположения и типа используемых фигур, а также заменить доску 11 на такую, которая пригодна для соответствующей игры. В некоторых случаях может потребоваться смена захватов, если поля выбранной доски окажутся больше или меньше шахматных клеток либо размеры фигур будут больше или меньше шахматных.It is obvious that the described robot for playing chess can also be used for playing checkers, go and other board games. To do this, it is enough to reprogram the computer 12, i.e. enter into it the appropriate game programs and programs for recognizing the location and type of figures used, and also replace the board 11 with one that is suitable for the corresponding game. In some cases, it may be necessary to change the grips if the fields of the selected board are larger or smaller than the chess cells or the sizes of the pieces are larger or smaller than the chess squares.
В принципе описанный захват можно использовать для захватывания любых предметов, в том числе и неправильной формы. Для этого следует выбрать число n стержней равным, к примеру, 6 или 8, хотя вполне приемлемы и такие нечетные числа, как 5 или 7.In principle, the described capture can be used to capture any objects, including irregular shapes. To do this, choose the number n of rods equal to, for example, 6 or 8, although such odd numbers as 5 or 7 are quite acceptable.
Хотя заявленное изобретение представлено в данном описании примерами своего предпочтительного осуществления и проиллюстрировано сопровождающими чертежами, специалистам понятно, что возможны различные модификации, дополнения и замены без отхода от объема и сути настоящего изобретения. Объем притязаний по настоящему изобретению определяется лишь приложенной формулой изобретения с учетом возможных эквивалентов.Although the claimed invention is presented in this description by examples of its preferred embodiment and illustrated by the accompanying drawings, it will be understood by those skilled in the art that various modifications, additions, and replacements are possible without departing from the scope and spirit of the present invention. The scope of the claims of the present invention is determined only by the attached claims taking into account possible equivalents.
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008105404/02A RU2393081C2 (en) | 2008-02-15 | 2008-02-15 | Manipulator gripping device, manipulator and robot for board games |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008105404/02A RU2393081C2 (en) | 2008-02-15 | 2008-02-15 | Manipulator gripping device, manipulator and robot for board games |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008105404A RU2008105404A (en) | 2009-08-20 |
| RU2393081C2 true RU2393081C2 (en) | 2010-06-27 |
Family
ID=41150708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008105404/02A RU2393081C2 (en) | 2008-02-15 | 2008-02-15 | Manipulator gripping device, manipulator and robot for board games |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2393081C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2632655C2 (en) * | 2015-08-25 | 2017-10-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Астраханский государственный университет" | Robotized chess "roboshach" |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107214710A (en) * | 2017-06-30 | 2017-09-29 | 合肥探奥自动化有限公司 | A kind of chess gaming robot for being used to show |
| CN116276947B (en) * | 2023-03-24 | 2024-03-08 | 苏州君合机器人有限公司 | Automatic go-chess device |
-
2008
- 2008-02-15 RU RU2008105404/02A patent/RU2393081C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2632655C2 (en) * | 2015-08-25 | 2017-10-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Астраханский государственный университет" | Robotized chess "roboshach" |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008105404A (en) | 2009-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Matuszek et al. | Gambit: An autonomous chess-playing robotic system | |
| Walker et al. | Continuum robot arms inspired by cephalopods | |
| RU2393081C2 (en) | Manipulator gripping device, manipulator and robot for board games | |
| CN101454125B (en) | Work transfer system | |
| CN108972603B (en) | Sliding base compensation type linear parallel clamping self-adaptive robot finger device | |
| CN105835077B (en) | The flat folder adaptive robot finger apparatus of closed loop flexible piece guide rod | |
| CN106945069B (en) | Three controllable-three finger joint underactuated manipulators of finger of a kind of finger tips track | |
| CN109769478A (en) | A kind of drive lacking picking mechanical arm end effector and picking method | |
| KR102352559B1 (en) | grip system | |
| JP2012171019A (en) | Robot hand, and robot device | |
| RU75319U1 (en) | CAPTURE OF A MANIPULATOR, MANIPULATOR AND ROBOT FOR TABLE GAMES | |
| CN107182443A (en) | Full driving apery hand three refers to fruit and vegetable picking end effector | |
| CN107984484A (en) | The accurate compensating line in end puts down folder adaptive robot finger apparatus | |
| Nie et al. | A hand combining two simple grippers to pick up and arrange objects for assembly | |
| CN114714383B (en) | Decoupling three-degree-of-freedom finger-palm variable grabbing mechanism | |
| JP2016150409A (en) | Robot | |
| CN107160382A (en) | A kind of multi-finger clever hand | |
| CN108381524A (en) | A kind of intelligence magic cube-solving robot training platform | |
| CN208196775U (en) | A kind of intelligence magic cube-solving robot training platform | |
| CN202241302U (en) | Bionic robot hand device | |
| CN113752293B (en) | Multi-mode mechanical gripper | |
| Erdogan et al. | Coordination of intrinsic and extrinsic degrees of freedom in soft robotic grasping | |
| CN107598949A (en) | The compound crawl robot finger apparatus of rack-and-pinion end near linear | |
| CN106826794A (en) | A kind of adaptive robot visual inspection webcam driver structure | |
| Ho | Grasping by wrapping: Mechanical design and evaluation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110216 |