中国象棋对弈机器人控制系统研究

摘要

娱乐机器人是机器人领域中一支极具前景的新生力量，强调人机交互性和用户情感体验，具有让主人身心愉悦的特点。象棋机器人就属于娱乐机器人的一种。本文所介绍的中国象棋对弈机器人系统能实现机器人与人直接对弈，它既可以跟老年人下棋，为老年人排遣孤独感；又可以跟儿童下棋，开发儿童的智力；如果应用于教学，可以培养青少年对科学技术的兴趣；同时它也弘扬了中国象棋这一中华民族优秀而且独一无二的传统文化。 在设计并实现对弈系统的过程中，本文综合运用了串口通讯技术、VC++程序设计及应用AVR单片机的多舵机控制等技术。该对弈机器人系统的特点之一是把自主设计的一种电子棋盘系统方案引进了对弈机器人系统，实现了对棋局扫描和记录的功能。研究并实现了利用微控制器ATmega16软件模拟产生多路PWM信号控制多路舵机的方法，从而实现了本系统中下位机控制器对下棋机械手臂的控制。在设计PC上位计算机和下位机控制器串口通信模块过程中，硬件电路部分，设计了一种USB/RS-232转换器；软件设计部分，使用Windows API函数编写了串口通信类，应用它们不仅能够较好的完成下棋系统中的串口通信任务，而且由于其具有友好的对外接口，完全可以应用于其它系统中的通信任务。 目前中国象棋博弈软件已经得到了一定的发展，许多著名博弈软件，已经具有了中国象棋大师的水准，但就人机博弈的应用来说，单单博弈软件还有其不足之处，人们希望开发出可以直接与人对弈的机器人。本论文也正是基于上述原因而提出了一种设计方案，本文的研究对多关节机器人控制技术、对弈机器人的研究具有一定的参考价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景

1.2国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.2.3国内外研究现状分析

1.3主要研究内容

第2章中国象棋博弈算法研究

2.1引言

2.2棋盘的表示

2.2.1基本表示法

2.2.2棋盘、棋子联系数组表示法

2.3走法产生

2.4博弈树搜索技术

2.4.1博弈树

2.4.2极大极小值算法

2.4.3 Alpha-Beta搜索算法

2.4.4 Alpha-Beta窗口搜索

2.5局面估值

2.5.1估值函数

2.5.2估值的速度与博弈性能

2.6本章小结

第3章系统机构分析及硬件电路设计

3.1中国象棋对弈机器人机构分析

3.2微控制器ATmegal 6简介

3.3系统下位机控制器方案设计

3.4系统硬件电路详细设计

3.4.1电源电路

3.4.2复位电路和时钟电路

3.4.3串口通信电路

3.4.4电子棋盘电路设计

3.4.5舵机接口电路

3.4.6 LCD显示电路

3.5本章小结

第4章系统控制软件设计

4.1软件的设计原则和开发工具

4.2系统控制软件界面设计

4.2.1系统主界面设计

4.2.2棋局显示界面设计

4.2.3机器人控制界面设计

4.3上下位机通信模块软件设计

4.3.1异步非阻塞串口通讯的基本原理

4.3.2 ATmegal6中的通用同／异步串口通信模块

4.3.3下棋通信模块实现

4.4棋盘扫描模块软件设计

4.5机械手臂控制模块软件设计

4.6 LCD显示模块软件设计

4.7本章小结

第5章系统调试

5.1引言

5.2系统硬件电路调试

5.3系统软件调试

5.4软硬件联调

5.4.1舵机驱动电路及棋盘电路调试

5.4.2系统通信模块调试

5.4.3 PC同步控制舵机及多舵机联合控制调试

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢