一、項(xiàng)目概述
1.1項(xiàng)目摘要
機(jī)器人手藝是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、結(jié)構(gòu)學(xué)、信息取傳感手藝、仿生學(xué)及人工智能等多學(xué)科的一門(mén)高新手藝。現(xiàn)階段的人機(jī)棋戰(zhàn)軟件沒(méi)有直觀、欠缺真正的棋戰(zhàn)環(huán)境，而人機(jī)棋戰(zhàn)機(jī)器人恰是針對(duì)這一些沒(méi)有足而設(shè)計(jì)的。
本機(jī)器人棋戰(zhàn)體系以單片機(jī)芯片為中心，使用PWM調(diào)制技能掌握機(jī)械手的活動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)棋子的掌握；以電腦為上位機(jī)，使全部體系的舉措?yún)f(xié)調(diào)一致；棋盤(pán)由數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理模塊及信息傳輸模塊構(gòu)成。本體系的難點(diǎn)在于各棋子位置的檢驗(yàn)取掌握及中國(guó)象棋算法的實(shí)現(xiàn)。
本機(jī)器人棋戰(zhàn)體系的硬件局部由棋盤(pán)安裝、節(jié)制體系、機(jī)械手三局部構(gòu)成。此中節(jié)制體系包羅：機(jī)電驅(qū)動(dòng)模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送取接納模塊等；軟件局部基于VB平臺(tái)，包羅中國(guó)象棋算法模塊取串口通信模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)棋子的邏輯節(jié)制并經(jīng)由過(guò)程串口把下令發(fā)送到機(jī)械手的節(jié)制體系。
本系統(tǒng)屬于文娛機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)人取機(jī)器人的直接棋戰(zhàn)，既能夠造就人們對(duì)中國(guó)象棋的愛(ài)好，又能夠發(fā)揚(yáng)我國(guó)的傳統(tǒng)文化。
1.2項(xiàng)目后臺(tái)/選題念頭
中國(guó)象棋是一中華民族優(yōu)異并且不二法門(mén)的傳統(tǒng)文化，也是廣泛的文娛體例，即可為老人排解孤獨(dú)感，又能夠跟兒童下棋，保證開(kāi)發(fā)智力，錘煉兒童的思維能力。
現(xiàn)階段中國(guó)象棋博弈軟件己經(jīng)得到了必然的開(kāi)展，像有名的“齊天大圣”博弈軟件，己經(jīng)具有了中國(guó)象棋巨匠的水準(zhǔn)，但就人機(jī)博弈的使用而言，單單博弈軟件另有其沒(méi)有足之處，好比:計(jì)算機(jī)博弈軟件沒(méi)有直觀生動(dòng)，缺少觀賞性，并沒(méi)有具有真正的棋戰(zhàn)環(huán)境，讓棋戰(zhàn)者找沒(méi)有到棋戰(zhàn)的感到，并且好長(zhǎng)時(shí)間對(duì)著計(jì)算機(jī)屏幕冷冰冰的面貌還輕易發(fā)生枯燥乏味的感到;計(jì)算機(jī)博弈軟件關(guān)于老人博弈愛(ài)好者而言難以順應(yīng)，一是由于取計(jì)算機(jī)棋戰(zhàn)需求控制必然的計(jì)算機(jī)根本才氣操縱，而老人博弈愛(ài)好者廣泛沒(méi)有具有這一些常識(shí)，二是由于恒久坐正在計(jì)算機(jī)前對(duì)老人人的身心健康很沒(méi)有利，是以為計(jì)算機(jī)博弈軟件正在老人人中的推行帶來(lái)難題。
高速分揀機(jī)器人哪家有實(shí)力外洋正在博弈機(jī)器人方面的研討重要集合正在美國(guó)的IBM公司。IBM公司由1958年就起頭了博弈體系的研討，可謂開(kāi)拓了博弈體系研討的先河，并正在此基礎(chǔ)上，不休獲得進(jìn)度，直到1997年“深藍(lán)”克服國(guó)際象棋大家卡氏帕羅夫而導(dǎo)致全球列國(guó)學(xué)者的存眷，而這件事不但成為了人工智能范疇的里程碑，還愈加是博弈機(jī)器人體系研討范疇的里程碑。但由于中國(guó)象棋是我國(guó)獨(dú)有的傳統(tǒng)文化，外洋還沒(méi)有對(duì)中國(guó)象棋博弈體系的研討。
而由海內(nèi)棋戰(zhàn)機(jī)器人的研討近況來(lái)看，研討的參與者有高校和研討所，好比上海交大，東北大學(xué)，中國(guó)香港理工大學(xué)，鄭州機(jī)器研討所，還有企業(yè)，如首鋼，再有便是由先生領(lǐng)導(dǎo)的中學(xué)生機(jī)器人愛(ài)好者們。由研討的棋的品種來(lái)看，有一部分是研討中國(guó)象棋博弈體系的，還有研討國(guó)際象棋和其他棋類體系的。整體來(lái)講他們的研討各具特色，好比研討中國(guó)象棋機(jī)器人博弈體系的的大多數(shù)采取了開(kāi)放式機(jī)器人控制器，如首鋼是正在Motorman機(jī)器人基礎(chǔ)上開(kāi)辟了中國(guó)象棋機(jī)器人，上交大的機(jī)器人是海內(nèi)使用開(kāi)放式控制器開(kāi)辟樂(lè)成的第一臺(tái)棋戰(zhàn)機(jī)器人，具有較高的開(kāi)放性;博弈機(jī)器人“料想”能完成看棋、算棋、與子下棋全程，能夠與人面對(duì)面下棋，是一臺(tái)功效較完備的博弈機(jī)器人體系。而近來(lái)鄭州機(jī)器研討所研制的中國(guó)象棋機(jī)器人更是智能水平和功效皆比力完備。殘局前，機(jī)器人主動(dòng)擺放棋子，用普通話向?qū)Ψ揭?jiàn)法則和注意事項(xiàng)。而且看棋、走棋，機(jī)器人30秒內(nèi)就能夠搞定。總的來(lái)看，正在棋局的辨認(rèn)層面，他們大皆采取了機(jī)器視覺(jué)手藝，采取視覺(jué)傳感器連系圖象處置手藝來(lái)辨認(rèn)棋盤(pán)和棋子。但與此同時(shí)他們還各有其不足之處：
像個(gè)頭巨大，不利于搬運(yùn)和進(jìn)入家庭;
因?yàn)闄C(jī)械與人下棋大而帶來(lái)的安全性等題目;
因?yàn)椴捎昧爽F(xiàn)成的開(kāi)放式機(jī)器人控制器，進(jìn)而帶來(lái)的開(kāi)辟本錢(qián)太高的題目;
因?yàn)椴捎昧艘曈X(jué)傳感器融合圖象處置懲罰技能計(jì)劃而帶來(lái)的軟件龐雜水平進(jìn)步，進(jìn)而影響了體系團(tuán)體處置懲罰速度。
為處理上述問(wèn)題，我們想要研究出的是一種玲瓏的、有用的、安全可靠的、智能化的中國(guó)象棋棋戰(zhàn)機(jī)器人。
兩、需求剖析
2.1功用規(guī)定
請(qǐng)求機(jī)器人棋戰(zhàn)體系可以自力完成看棋、算棋和與子下棋的全程。
2.2性能尺度
1、可以開(kāi)展棋盤(pán)定位、棋子辨認(rèn)、棋局推斷
2、能按照法式指令由儲(chǔ)子安裝中掏出圓形棋子并安排到法式指定位置
三、方案設(shè)計(jì)
3.1體系功效實(shí)現(xiàn)道理
機(jī)器人棋戰(zhàn)體系采納的是一種布局簡(jiǎn)樸、可行的基于SCARA型機(jī)器人的機(jī)器臂設(shè)計(jì)計(jì)劃。SCARA型機(jī)器人是平面樞紐型機(jī)器人，在此計(jì)劃中把器械臂分為若干個(gè)樞紐開(kāi)展挪動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)定位和定向。
硬件架構(gòu)圖
本機(jī)器人棋戰(zhàn)體系以單片機(jī)芯片為焦點(diǎn)，使用PWM調(diào)制技能節(jié)制機(jī)械手的活動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)棋子的節(jié)制；以電腦為上位機(jī)，使全部體系的舉措?yún)f(xié)調(diào)一致；棋盤(pán)由數(shù)據(jù)收羅、數(shù)據(jù)處理模塊及信息傳輸模塊構(gòu)成。
棋盤(pán)特別設(shè)計(jì)用來(lái)檢驗(yàn)每一個(gè)格點(diǎn)的信息來(lái)肯定棋子的位置和種別；
棋盤(pán)和機(jī)械手運(yùn)用一個(gè)微控制器，經(jīng)由過(guò)程模數(shù)轉(zhuǎn)換器把棋盤(pán)每行、列的旌旗燈號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量傳到單片機(jī)開(kāi)展闡明；
剖析棋局，然后依據(jù)人機(jī)棋戰(zhàn)的步伐算法挑選符合的棋子，舉行棋局判定，與此同時(shí)發(fā)生操縱旌旗燈號(hào)，并把操縱旌旗燈號(hào)傳回單片機(jī)，由單片機(jī)操縱舵機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，批示機(jī)械手實(shí)現(xiàn)對(duì)棋子的高速、精確操縱；
棋術(shù)闡發(fā)記錄軟件用VB編寫(xiě)，VB可視化、面向工具編程的特色和厚實(shí)的利用模塊，對(duì)中國(guó)象棋算法的編寫(xiě)稀奇有益。
體系硬件構(gòu)造框圖如下圖所示：
體系硬件構(gòu)造框圖
3.2硬件資源配置
1、用STEVAL-MKI062V2開(kāi)辟套件開(kāi)展棋盤(pán)定位、棋子辨認(rèn)和安排棋子
傳送帶分揀機(jī)器人2、用LM317、LM7805、變壓器等制造穩(wěn)壓電源，為體系給予所需的電源
3、用舵機(jī)開(kāi)展棋子的抓取、挪動(dòng)、安排操縱
3.3系統(tǒng)軟件架構(gòu)
軟件架構(gòu)圖
3.4系統(tǒng)軟件步驟
1.開(kāi)機(jī)上電后，棋局起頭，掃描棋盤(pán)并留存棋盤(pán)數(shù)據(jù)。
2.推斷誰(shuí)為先手
3.分辨是不是落子，并把棋子信息發(fā)送至上位機(jī)
4.上位機(jī)依據(jù)落子信息闡明棋局，分辨棋局是不是有誰(shuí)勝出，假如沒(méi)有則依據(jù)人機(jī)棋戰(zhàn)的順序算法挑選適宜的走棋體例；假如有誰(shuí)勝出則竣事順序，棋局竣事。
5.上位機(jī)處置完成，生成的走棋信息傳回主控
6.主控節(jié)制舵機(jī)舉行相應(yīng)的落子操縱
7.再返回步調(diào)3直至棋局竣事。
順序運(yùn)轉(zhuǎn)流程圖
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