一种下棋机器人及工作方法技术

本发明专利技术涉及一种下棋机器人及工作方法，包括上表面设有棋盘的底座，底座一侧连接支架，支架用于固定移动设备；位于底座内部的控制板，用于接收移动设备根据棋盘图像信息处理后的对弈结果，控制桁架式机械臂带动棋子运动；与底座活动连接的桁架式机械臂，通过内部的吸盘单元从棋子分离器中抓取棋子，并将棋子运送至棋盘上的设定位置实现对弈。利用手机等移动设备自带的摄像头获取棋局信息，利用移动设备自身的算力根据棋局信息得出对弈结果，而机器人本体只需要接收移动设备发送的对弈结果控制桁架式机械臂和吸盘单元运动抓取棋子即可，节省了机器人本体的算力进而降低成本。节省了机器人本体的算力进而降低成本。节省了机器人本体的算力进而降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种下棋机器人及工作方法


[0001]本专利技术涉及机器人
，具体为一种下棋机器人及工作方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]棋类运动能够提升人的逻辑思维能力，例如围棋、象棋以及五子棋等运动，一部分爱好者由于缺乏练习对象，使得大部分时间通过电脑或手机，以人机对战的方式实现棋类运动。
[0004]一部分机器人虽然也能实现棋类运动，但结构复杂，既需要较复杂的关节结构，同时需要依赖较多的算力实现人机对战，因此结构复杂成本较高。

技术实现思路

[0005]为了解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供一种下棋机器人及工作方法，利用手机等移动设备自带的摄像头获取棋局信息，利用移动设备自身的算力根据棋局信息得出对弈结果，而机器人本体只需要接收移动设备发送的对弈结果控制桁架式机械臂和吸盘单元运动抓取棋子即可，节省了机器人本体的算力进而降低成本。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术的第一个方面提供一种下棋机器人，包括：
[0008]底座，上表面设有棋盘，一侧连接支架，支架用于固定移动设备；
[0009]控制板，位于底座内部，用于接收移动设备根据棋盘图像信息处理后的对弈结果，控制桁架式机械臂带动棋子运动；
[0010]桁架式机械臂，与底座活动连接，通过内部的吸盘单元从棋子分离器中抓取棋子，并将棋子运送至棋盘上的设定位置实现对弈。
[0011]底座上表面连接棋盘，一侧设有对弈按钮、吃子盒和棋子分离器。
[0012]桁架式机械臂包括穿过底座内部的底梁和位于底座上表面的顶梁，底梁两端通过立柱连接顶梁，底梁连接第一驱动单元，顶梁内部连接第二驱动单元和吸盘单元。
[0013]第一驱动单元包括并列布置在底座内部的至少两组第一导轨，桁架式机械臂的底梁下底面通过第一滑块与第一导轨滑动连接，两组第一导轨之间设有第一同步带，第一同步带两端连接第一同步轮，其中一组第一同步轮连接第一电机，第一同步带通过连接件与桁架式机械臂的底梁连接。
[0014]第一导轨沿水平面X轴方向布置在下底座的内表面，第一电机带动桁架式机械臂沿水平面X轴方向运动。
[0015]第二驱动单元包括位于桁架式机械臂顶梁内部且与其平行布置的第二同步带，第二同步带两端连接第二同步轮，其中一组第二同步轮连接第二电机，第二电机连接在顶梁内部，第二同步带连接吸盘单元。
[0016]桁架式机械臂的顶梁和第二同步带均沿水平面Y轴方向布置在底座的上表面，第二电机带动第二同步轮张紧第二同步带，进而带动吸盘单元沿水平面Y轴方向运动。
[0017]吸盘单元包括连接在第二同步带上的连接板，连接板上具有沿垂直方向布置的第二导轨，第二导轨与第二滑块滑动连接，第二滑块分别连接第三同步带和连杆，连杆末端设有吸盘，第三同步带两端连接第三同步轮，其中一组第三同步轮连接第三电机。
[0018]棋子分离器包括活动连接在底座上表面的分盘，和设置在分盘上表面的储棋桶，棋子在储棋桶内堆叠排放，分盘的圆周方向上设有直径不大于棋子的孔洞或凹槽，分盘下底面连接舵机，舵机带动分盘转动。
[0019]基于上述机器人的工作方法，包括以下步骤：
[0020]移动设备获取棋盘的图像信息，经二值化处理后利用训练完毕的识别模型获取棋盘信息；
[0021]利用获取的当前棋盘信息与前一步的棋盘信息，与预设的规则库对比判断当前棋盘信息所走棋路是否符合规则，若否则发出提醒、棋盘恢复至前一步状态或者重新开始，若是则保存棋盘信息并与移动设备中的用户信息关联形成历史记录；
[0022]若当前棋盘信息所走棋路符合规则，根据当前棋盘信息得到下一步棋路信息，并传递给控制板(本实施例中，移动设备可以通过蓝牙喘息下一步棋路信息至控制板中)；
[0023]控制板根据下一步棋路信息控制桁架式机械臂移动至棋子分离器处，控制吸盘单元动作吸附一粒棋子，通过桁架式机械臂沿水平面运动将棋子带动至棋路信息中棋子所在的位置后，吸盘单元动作完成落子，并发出提醒。
[0024]其中，识别模型的训练过程中，通过对图像进行缩小与放大，给定大小的裁剪，随机大小的裁剪以及概率为设定值的随机水平翻转，得到增强后的图像数据，以增强后的图像数据作为训练数据。
[0025]与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0026]1、机器人的人机对战功能利用移动设备(例如手机)自带的摄像头获取棋局信息，利用移动设备自身的算力得出对弈结果，而机器人本体只需要接收对弈结果控制桁架式机械臂和吸盘单元运动抓取棋子即可，节省了机器人本体的算力进而降低成本。
[0027]2、在移动设备选用手机时，手机摄像头的能力高过一般普通相机，能够增强信息感知能力，提升识别效果；并且手机的计算能力超过常见的微型控制器，例如树莓派，则能够提升机器人的对弈能力；手机的麦克风和喇叭，能够进行良好的语音对话能力，对弈时，增强体验感；与此同时，手机自带高速网络通讯能力，还可以通过与云服务器通讯的方式构建算力更为强大的对弈性能。
[0028]3、机器人桁架式机械臂的底梁穿过底座，底梁形成承载运动的部件，顶梁位于底座上表面配合顶梁内部的驱动部件形成环抱底座的结构，能够利用更简单的结构确保稳定，间接的降低成本。
[0029]4、棋子分离器利用舵机带动分盘旋转的方式，每旋转一圈从储棋桶内分离出一枚棋子，不需要复杂的控制逻辑，配合分盘上布置的重量传感器即可完成分离动作。
[0030]5、识别模型的训练过程中，通过几种不同的处理方式获得增强后的图像数据，使模型适应各种手机摆放角度不准、光照情况差、棋子摆放位置偏离棋格等情况，并配合机器人固定布置的支架，一定程度上降低因图像质量导致的识别率不准的现象。
附图说明
[0031]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0032]图1是本专利技术一个或多个实施例提供的下棋机器人整体结构示意图；
[0033]图2是本专利技术一个或多个实施例提供的下棋机器人底座内部结构示意图；
[0034]图3是本专利技术一个或多个实施例提供的下棋机器人机械臂内部结构示意图；
[0035]图4是本专利技术一个或多个实施例提供的下棋机器人吸盘单元示意图；
[0036]图5是本专利技术一个或多个实施例提供的下棋机器人棋子分离器结构示意图；
[0037]图6是本专利技术一个或多个实施例提供的下棋机器人工作流程示意图；
[0038]图7是本专利技术一个或多个实施例提供的下棋机器人工作流程形成的模块结构示意图；
[0039]图1中：101
‑
手机；1
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支架；2
‑
桁架式机械臂；3
‑
棋子分离器；4
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种下棋机器人，其特征在于：包括：底座，上表面设有棋盘，一侧连接支架，支架用于固定移动设备；控制板，位于底座内部，用于接收移动设备根据棋盘图像信息处理后的对弈结果，控制桁架式机械臂带动棋子运动；桁架式机械臂，与底座活动连接，通过内部的吸盘单元从棋子分离器中抓取棋子，并将棋子运送至棋盘上的设定位置实现对弈。2.如权利要求1所述的一种下棋机器人，其特征在于：所述底座上表面连接棋盘，一侧设有对弈按钮、吃子盒和棋子分离器。3.如权利要求1所述的一种下棋机器人，其特征在于：所述桁架式机械臂包括穿过底座内部的底梁和位于底座上表面的顶梁，底梁两端通过立柱连接顶梁，底梁连接第一驱动单元，顶梁内部连接第二驱动单元和吸盘单元。4.如权利要求3所述的一种下棋机器人，其特征在于：所述第一驱动单元包括并列布置在底座内部的至少两组第一导轨，桁架式机械臂的底梁下底面通过第一滑块与第一导轨滑动连接，两组第一导轨之间设有第一同步带，第一同步带两端连接第一同步轮，其中一组第一同步轮连接第一电机，第一同步带通过连接件与桁架式机械臂的底梁连接。5.如权利要求3所述的一种下棋机器人，其特征在于：所述第二驱动单元包括位于桁架式机械臂顶梁内部且与其平行布置的第二同步带，第二同步带两端连接第二同步轮，其中一组第二同步轮连接第二电机，第二电机连接在顶梁内部，第二同步带连接吸盘单元。6.如权利要求3所述的一种下棋机器人，其特征在于：所述吸盘单元包括连接在第二同步带上的连接板，连接板上具有沿垂直方向布置的第二导轨，第二导轨与第二滑块滑动连接，第二滑块分别连接第三同步带和连杆，连杆末端设有吸盘，第三同步带两端连接第三同步轮，其中一组第三同步轮连接第三电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：张元帅，张佃磊，宣东，陈竹敏，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：