下棋機器人的製作方法
2023-04-30 10:55:01
專利名稱：下棋機器人的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種機器人，特別是涉及一種下棋機器人。
背景技術：
機器人是一種自動執行工作的機器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運行預先編排的程序，也可以根據以人工智慧技術制定的原則綱領行動。它的任務是協助或取代人類工作的工作，例如生產業、建築業，或是危險的工作。然而，用於下棋的機器人是本領域中新出現的一種機器人。現有技術中，下棋機器人通常採用較多的關節的機械臂傳動，棋子供給功能需要噪音大的振動式機構。其不僅結構複雜，成本高而且需要佔據很大的空間。
發明內容
本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術中下棋機器人結構複雜，佔據空間大等缺陷，提供一種輕巧又智能的下棋機器人。本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的:一種下棋機器人，其特點在於，所述下棋機器人包括一硬體系統及一控制系統；其中，所述硬體系統包括一主體、至少一機械手臂及至少一攝像頭，所述主體上設有一棋盤及至少一個設置於所述棋盤上的裝有若干棋子的棋子盒，所述機械手臂與所述主體轉動連接，所述攝像頭通過一連接件與所述主體固定連接，使得所述攝像頭位於所述棋盤的正上方；
所述控制系統包括一計算機及一主控制器，所述計算機、所述硬體系統及所述主控制器兩兩連接，所述計算機根據所述攝像頭傳回的棋盤圖像指令所述主控制器，從而控制所述機械手臂操作。較佳地，所述主體還包括一支架，所述支架固定於所述棋盤的下方，所述棋盤內嵌設有多種傳感器及一棋子位置自動校準裝置。較佳地，所述棋子位置自動校準裝置包括內嵌在所述棋盤內的強磁鐵陣列。較佳地，所述棋子內嵌有鐵芯。較佳地，所述機械手臂包括相互轉動連接的肩關節、肘關節及取子機械手。較佳地，所述肩關節包括一大臂、一轉動軸及設置在所述主體上的一步進電機和一行星減速器，所述肘關節包括一伺服數字舵機及一小臂，所述取子機械手包括一電磁鐵及一導向錐。所述大臂通過所述轉動軸轉動連接在所述主體上，所述主控制器控制所述步進電機，通過所述行星減速器、所述轉動軸驅動所述大臂，從而帶動所述小臂和所述取子機械手。較佳地，所述棋子盒的內部設有一內嵌磁鐵的取子圓盤，所述取子圓盤繞其軸心轉動，所述棋子盒的上方設有一檔子託。
較佳地，所述檔子託內嵌設有一紅外線光電傳感器。較佳地，所述主控制器用於控制所述攝像頭、所述機械手臂及所述棋子盒。較佳地，所述棋子盒為圓形棋子盒，所述棋子為橢圓形塑料棋子。本發明中，上述優選條件在符合本領域常識的基礎上可任意組合，即得本發明各較佳實施例。本發明的積極進步效果在於:本發明下棋機器人是一種以攝像頭採集棋盤的圖像，提取出人的下棋落子位置。機器人結構簡單，輕巧又智能，其可以根據下棋算法，得出最佳落子位置，並控制機械手臂從棋子盒中取出棋子，放在棋盤相應位置，形象的完成人機對弈過程的機器人。此外，所述下棋機器人還具有視覺識別、模式識別研究、機器人的手眼協調、下棋算法的研究與驗證等功能。
圖1為本發明下棋機器人的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖給出本發明較佳實施例，以詳細說明本發明的技術方案。如圖1所示，本發明下棋機器人包括一硬體系統及一控制系統。其中，所述硬體系統包括一主體、至少一機械手臂及至少一攝像頭4。所述主體上設有一棋盤I及至少一個設置於棋盤I上的裝有若干棋子的棋子盒2，所述機械手臂與所述主體轉動連接，攝像頭4通過一連接件3與所述主體固定連接，從而使得攝像頭4位於棋盤I的正上方。所述主體 還包括一支架11，將支架11固定在棋盤I的下方，同時在棋盤I內嵌設有多種傳感器及一個棋子位置自動校準裝置。選地，所述棋子位置自動校準裝置包括內嵌在棋盤I內的強磁鐵陣列。另外，在所述棋子內嵌設鐵芯。此處，所述多種傳感器可以用於感應所述棋子的下落位置。具體地，在棋盤I內的每個棋盤線交叉點下方鑲嵌有永磁鐵，所述棋子內嵌鐵芯，磁鐵會將棋子吸引到磁鐵上方。由此實現自動校正所述棋子落子的位置。所述控制系統包括一計算機及一主控制器(圖中未示)，所述計算機、所述硬體系統及所述主控制器兩兩連接，所述計算機根據所述攝像頭傳回的棋盤圖像指令所述主控制器，從而控制所述機械手臂操作。優選地，所述機械手臂包括相互轉動連接的肩關節、肘關節及取子機械手7。所述肩關節包括一大臂5、一轉動軸51及設置在所述主體上的一步進電機和一行星減速器(圖中未示)，所述肘關節包括一伺服數字舵機及一小臂6，取子機械手7包括一電磁鐵及一導向錐。大臂5通過轉動軸51轉動連接在所述主體上。所述主控制器發出控制與驅動信號，控制所述步進電機運轉，通過所述行星減速器、軸承、轉動軸51等傳動零件將運動傳遞到大臂5上，使大臂5的方管旋轉運動進而帶動小臂6、取子機械手7運動。所述主控制器發出控制與驅動信號、控制伺服數字舵機運轉，帶動小臂6旋轉運動。所述主控制器再控制電磁鐵通電，產生磁場，吸取所述棋子；或者所述主控制器控制電磁鐵斷電，所述棋子靠重力作用落下。進一步地，本實施例中棋子盒2主要用於儲存棋子，在棋子盒2的內部設有一內嵌磁鐵的取子圓盤21。同時，在棋子盒2的上方設有一檔子託22。當需要取子時，取子圓盤21繞其軸心轉動，形成一個能夠自動將棋子取出一枚置於棋子盒2上特定取子位置的智能機構。將棋子盒內的棋子吸取到棋子盒上方的擋子託22處，擋子託22將棋子擋下，託在固定位置上。另外，在檔子託22內嵌設有一紅外線光電傳感器，可感知棋子是否到位，將此信息傳遞到所述主控制器。優選地，棋子盒2為圓形棋子盒，所述棋子為橢圓形塑料棋子。所述主控制器用於控制所述攝像頭4、所述機械手臂及棋子盒2。其中，攝像頭4負責採集棋盤圖像，可以通過USB接口將圖像傳輸給所述控制系統中的所述計算機。根據上述本發明下棋機器人的結構，所述下棋機器人的具體操作過程如下:首先，由攝像頭4採集棋盤I的下棋圖像，通過USB接口將該圖像傳輸給所述計算機。所述計算機經圖像處理、模式識別，提取出棋盤I上黑白棋子的位置。然後由所述計算機調用下棋算法，生成機器人當前最佳的落子位置，並將落子信息傳遞給所述主控制器。同時，所述計算機完成下棋過程的信息記錄與勝負裁定。當所述主控制器接收到落子信息後，所述主控制機械手臂的肩關節與肘關節的電機運轉，使取子機械手7到達放黑色或白色棋子的棋子盒2的取子位置，取子機械手7內 的電磁鐵通電產生磁場，吸取一枚棋子。接著，取子機械手7運送棋子到達棋盤I上的落子位置，電磁鐵斷電，放下棋子，完成下一步棋的過程。接著，由對弈的人走下一步棋。此後，所述下棋機器人重複上述過程。直至棋局出現勝負，或者對弈的人長時間無落子行為，例如設定為5分鐘。在整個下棋過程中，棋子盒2根據所述紅外線光電傳感器信息，自動判斷棋子盒的取子位置是否有棋子就位。若棋子空缺，則棋子盒電機自動運轉，運送一枚棋子到達固定的取子位置。而在落子過程中，棋盤I下方的棋線交叉點下方的強磁鐵對所述棋子內鐵心產生吸引力，將所述棋子吸引到棋盤I上的準確位置。這是一個既簡單又有效的棋子位置校準方法。雖然以上描述了本發明的具體實施方式
，但是本領域的技術人員應當理解，這些僅是舉例說明，本發明的保護範圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背離本發明的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種下棋機器人,其特徵在於,所述下棋機器人包括一硬體系統及一控制系統；其中， 所述硬體系統包括一主體、至少一機械手臂及至少一攝像頭，所述主體上設有一棋盤及至少一個設置於所述棋盤上的裝有若干棋子的棋子盒，所述機械手臂與所述主體轉動連接，所述攝像頭通過一連接件與所述主體固定連接，使得所述攝像頭位於所述棋盤的正上方； 所述控制系統包括一計算機及一主控制器，所述計算機、所述硬體系統及所述主控制器兩兩連接，所述計算機根據所述攝像頭傳回的棋盤圖像指令所述主控制器，從而控制所述機械手臂操作。
2.如權利要求I所述的下棋機器人，其特徵在於，所述主體還包括一支架，所述支架固定於所述棋盤的下方，所述棋盤內嵌設有多種傳感器及一棋子位置自動校準裝置。
3.如權利要求2所述的下棋機器人，其特徵在於，所述棋子位置自動校準裝置包括內嵌在所述棋盤內的強磁鐵陣列。
4.如權利要求3所述的下棋機器人，其特徵在於，所述棋子內嵌有鐵芯。
5.如權利要求I所述的下棋機器人，其特徵在於，所述機械手臂包括相互轉動連接的肩關節、肘關節及取子機械手。
6.如權利要求5所述的下棋機器人，其特徵在於，所述肩關節包括一大臂、一轉動軸及設置在所述主體上的一步進電機和一行星減速器，所述肘關節包括一伺服數字舵機及一小臂，所述取子機械手包括一電磁鐵及一導向錐； 所述大臂通過所述轉動軸轉動連接在所述主體上，所述主控制器控制所述步進電機，通過所述行星減速器、所述轉動軸驅動所述大臂，從而帶動所述小臂和所述取子機械手。
7.如權利要求I所述的下棋機器人，其特徵在於，所述棋子盒的內部設有一內嵌磁鐵的取子圓盤，所述取子圓盤繞其軸心轉動，所述棋子盒的上方設有一檔子託。
8.如權利要求7所述的下棋機器人，其特徵在於，所述檔子託內嵌設有一紅外線光電傳感器。
9.如權利要求I所述的下棋機器人，其特徵在於，所述主控制器用於控制所述攝像頭、所述機械手臂及所述棋子盒。
10.如權利要求1-9任一項所述的下棋機器人，其特徵在於，所述棋子盒為圓形棋子盒，所述棋子為橢圓形塑料棋子。
全文摘要
本發明公開了一種下棋機器人，該下棋機器人包括一硬體系統及一控制系統；其中，該硬體系統包括一主體、至少一機械手臂及至少一攝像頭，該主體上設有一棋盤及至少一個設置於該棋盤上的裝有若干棋子的棋子盒，該機械手臂與該主體轉動連接，該攝像頭通過一連接件與該主體固定連接，使得該攝像頭位於該棋盤的正上方；該控制系統包括一計算機及一主控制器，該計算機、該硬體系統及該主控制器兩兩連接，該計算機根據該攝像頭傳回的棋盤圖像指令該主控制器，從而控制該機械手臂操作。本發明下棋機器人結構簡單，輕巧又智能，具有視覺識別、模式識別研究、機器人的手眼協調、下棋算法的研究與驗證等功能。
文檔編號B25J11/00GK103252077SQ20121041926
公開日2013年8月21日 申請日期2012年10月26日 優先權日2012年10月26日
發明者肖佔春, 龐作偉 申請人:上海未來夥伴機器人有限公司