象棋大师机器人

摘要

象棋大师机器人属于机电控制领域。本发明主要包括:计算机、机器人手臂、机器人控制器、棋盘、棋子及光电传感器,其连接方式为:计算机通过并行端口与机器人控制器连接,机器人控制器通过并行端口与机器人手臂连接,棋盘上有棋子,棋盘上的网格共有90个交点,每个网格交点处都设置光电传感器,棋盘上90个光电传感器为阵列式分布。本发明适合不同年龄段的人群,通过触摸屏上的提示,只需简单动作,便可和机器人对弈,下棋过程中伴有语音提示,不需要专业的计算机知识,尤其适合老年人,属于前沿学科,有科普的效果,可同时和多个不同等级的人对弈,真正达到寓教于乐的目的。

说明书

技术领域：本发明涉及的是一种机器人，特别是一种象棋大师机器人，属于机电控制领域。

背景技术：随着计算机技术和智能技术的飞速发展，出现了许多以机器人为主体的高科技机电一体化产品，如书法机器人，象棋大师机器人等。它们把机器人技术和中国传统的文化艺术有机结合起来，具有寓教于乐的效果。经检索发现，北京航空航天大学研制的“机器人书法大师”，可自动完成换笔、上纸、润笔、书写、盖章等动作，机器人本体采用的是四自由度SCARA机器人，选用SCARA机器人是因为该机器人的构型与人的手臂及关节比较接近，四自由度为大臂旋转、小臂旋转、丝杠轴升降和花键轴的回转，四轴的驱动均采用松下交流伺服电机及配套的驱动器。该机器人主要由大臂、小臂、四套驱动系统、丝杠、花键轴、手爪等组成，在程序控制下可以完成抓笔、书写等动作。“机器人书法大师”虽然可以完成抓取动作，但是由于棋盘空间的限制和棋子摆放位置的偏差，该机器人不能准确使用机械手模仿人的抓棋动作。

检索中还发现，北京爱嘉科技开发公司1996年研制出的“中国象棋大师”，该系统组成主要为显示器、计算机主机、鼠标、中国象棋游戏软件，该种中国象棋大师系统，在找不到下棋伙伴和缺少真正的棋盘和棋子时，人可以和计算机对弈，在计算机上完成下棋活动。但存在如下问题：(1)不直观：由于只是在计算机屏幕上模拟棋盘、棋子，没有营造出真正的下棋氛围。时间久了，人就会感到枯燥、乏味。另外，长久面对计算机对青少年和老年人的健康也会产生不利影响。(2)不易推广普及：和计算机对弈需要一定的计算机知识，而对于老年人来说有一定困难。(3)不能同时与多人对弈：一般情况下计算机只能同时和一人下棋。

发明内容：本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种象棋大师机器人，使该机器人动作灵活、准确，而且可以同时和多人对弈，同时机器人还可通过设置和不同水平的人对弈，并具有语音提示功能，以及人机交互功能。本发明主要包括：计算机、机器人手臂、机器人控制器、棋盘、棋子及光电传感器，其连接方式为：计算机通过并行端口与机器人控制器连接，机器人控制器通过并行端口与机器人手臂连接，棋盘上有棋子，棋盘上的网格共有90个交点，每个网格交点处都设置光电传感器，为了减少传感器输出信号的数量，提高计算机处理速度，棋盘上90个光电传感器采用阵列式分布。

本发明的工作过程和原理具体如下：当棋子移动到网格交点处时，由于棋子挡住光线，安装在棋盘上的光电传感器发出电信号给计算机，计算机便可感知棋子所处位置，将位置信息传送给计算机，计算机通过信息处理决策出下一步该走的棋子，该棋子的位置信息再由计算机传给机器人控制器，驱动机器人手臂抓取该走的棋子，并将其移动到相应位置，同时把该吃掉的棋子抓走，完成机器人下棋动作，重复上述过程直至决出胜负。

本发明机器人手臂主要包括：大臂、大臂电机、大臂减速器、小臂、小臂电机、小臂减速器、手爪电机、丝杠、连杆、手爪、电磁铁I、电磁铁II，其连接方式为：大臂通过法兰盘固定在机座上，大臂电机和大臂减速器通过螺钉固定在机器人大臂上，小臂通过轴固定在大臂上，小臂电机和小臂减速器通过螺钉固定在机器人小臂上，手爪电机通过螺钉和丝杠相连，机器人手爪是一偏心的杠杆机构，手爪通过丝杠、连杆与小臂相连，手爪带有电磁铁I和电磁铁II，分别用来吃棋子和下棋子。

电机通过减速器带动大臂旋转，电机通过减速器带动小臂旋转，电机驱动丝杠，使手爪围绕连杆与手爪的联接铰点上下运动，抓取棋子的过程具体如下：机械手把电磁铁I移动到需抓取的棋子I的上方，控制电机使手爪右端向上运动，直到电磁铁I几乎碰到棋子I为止，然后使电磁铁通电吸取棋子I，电机反转使手爪右端向下运动，即提升棋子I达到一定高度(避免机械手在运动过程中碰到其它棋子)，然后机械手运动，使电磁铁II到达要被吃掉的棋子II上方，控制电机使手爪右端向下运动，直到电磁铁II几乎碰到棋子II为止，然后使电磁铁通电吸取棋子II。手爪右端向上运动准备好机械手运动，把棋子I放到已被吃掉的棋子II的位置，然后再控制手爪右端高度，机械手把棋子II运送到棋盘外适当位置后，电磁铁II断电，棋子II落下，从而完成了吃棋子和下棋子的动作。

本发明具有实质性特点和显著进步，本发明有真正的棋盘、棋子，模拟真实的下棋氛围，适合不同年龄段的人群；通过触摸屏上的提示，只需简单的动作，便可和机器人对弈，下棋过程中并伴有语音提示，不需要专业的计算机知识，尤其适合老年人；本发明属于前沿学科，可使青少年在和机器人对弈中，领略到智能机器人的风采，具有科普的效果；可以同时和多个不同等级的人对弈，真正达到了寓教于乐的目的。

附图说明：图1本发明结构示意图

图2本发明机器人手臂结构示意图

具体实施方式：如图1和图2所示，本发明主要包括：计算机1、机器人控制器2、机器人手臂3、光电传感器4、棋盘5及棋子6，其连接方式为：计算机1通过并行端口与机器人控制器2连接，机器人控制器2通过并行端口与机器人手臂3连接，棋盘5上有棋子6，棋盘5上的网格共有90个交点，每个网格交点处都设置光电传感器4，棋盘上90个光电传感器4为阵列式分布。

机器人手臂3主要包括：大臂7、大臂电机8、大臂减速器9、小臂10、小臂电机11、小臂减速器12、手爪电机13、丝杠14、连杆15、手爪16、电磁铁I17、电磁铁II18，其连接方式为：大臂7通过法兰盘固定在机座上，大臂电机8和大臂减速器9通过螺钉固定在机器人大臂7上，小臂10通过轴固定在大臂7上，小臂电机11和小臂减速器12通过螺钉固定在机器人小臂10上，手爪电机13通过螺钉和丝杠14相连，机器人手爪16是一偏心的杠杆机构，手爪16通过丝杠14、连杆15与小臂10相连，手爪16带有电磁铁I17和电磁铁II18。