[发明专利]智能下棋机器人的棋子在棋盘上位置、颜色的识别方法

摘要

本发明公开了智能下棋机器人的棋子在棋盘上位置、颜色的识别方法，包括以下几个步骤：建立电子棋盘模块，建立计算机程序处理模块，安装机械臂控制装置。本发明基于霍尔传感器的电子棋盘不受环境光线影响，能准确的识别棋子的在棋盘上的位置及棋子颜色；本发明机械臂控制装置中提供了一种实现棋子翻转的一种解决方案，提高了棋子摆放及翻转的效率；本发明将下棋机器人整套系统划分成三部分（电子棋盘模块，计算机程序处理模块、机械臂控制装置）来分别设计，降低了设计、制作及维护难度，提高了系统各部分稳定运行的可靠性。

主权项

智能下棋机器人的棋子在棋盘上位置、颜色的识别方法，其特征在于，包括以下几个步骤：1）建立电子棋盘模块：将所述电子棋盘模块整体划分为驱动电路单元A区、霍尔元件阵列单元B区、电压比较单元C区和信息处理单元D区，所述驱动电路单元A区用于增加电子棋盘模块的驱动能力，所述霍尔元件阵列单元B区用于将电子棋盘模块中棋格内有无棋子及棋子的颜色输出不同的电压，所述电压比较单元C区用于对霍尔元件阵列单元B区输出的电信号进行处理，通过电压比较，完成电压的比较功能，所述信息处理单元D区用于对电压比较单元C区输出信号的接收和进一步处理，并通过串行口，将最后处理的棋盘信息数据发送到计算机，方便计算机的进一步处理，所述电子棋盘模块用于完成了棋子在棋盘上位置的识别及颜色识别，具体包括以下步骤：a确定棋子的颜色面：在每个棋子的内部安装有磁铁，磁铁有两级，分别为S极和N极，不同磁极对应棋子的不同颜色面，b构建霍尔元件阵列单元：棋子中有磁铁，当棋子被移动到某个位置的，该处的磁场就大大增强，在每个棋盘的格点处，挖一个圆孔来放置具有双极性的霍尔元件，从而构成霍尔元件阵列单元，c完成棋子的位置识别及颜色识别：每个棋格下面都有一个的霍尔元件，当棋格里有棋子时，该棋格处磁场会大大增强，且根据棋子朝上面的颜色不同，在棋子正下方的霍尔元件检测到的磁场的极性不一样，进而霍尔元件会输出不同的电压，通过检测棋盘上每个霍尔元件的输出电压，进而确定棋格上有没有棋子，若有，根据输出电压同时判断出棋子是黑面朝上还是白面朝上，完成棋子的位置识别及颜色识别；2）建立计算机程序处理模块，具体过程为：电脑程序主要通过对电子棋盘模块传送的棋盘信息进行接收处理，以此来获取棋盘上棋子的分布信息，进而通过算法，给出计算机下一步要行棋的位置，并将此信息传送到机械臂控制装置，让机械臂控制装置来控制机械臂的具体操作来完成在棋盘上的行棋过程；3）安装机械臂控制装置，所述机械臂控制装置包括机械臂单元机构一（1）、机械臂单元机构二（2）和机械臂单元机构三（3），所述机械臂单元机构一（1）包括底座滑板一（11）和第一步进电机（12），所述底座滑板一（11）的下端与第一步进电机（12）的输出轴相连接，所述底座滑板一（11）的上表面设有导轨（13），所述导轨（13）上滑动连接有一卡座（14），所述机械臂单元机构二（2）包括底座滑板二（21）和第二步进电机（22），所述底座滑板二（21）的上端与第二步进电机（22）的输出轴相连接，所述底座滑板二（21）的底部左右两侧均设有固定柱（23），所述卡座（14）上设有与固定柱（23）相匹配的凹槽，且固定柱（23）通过螺钉固定连接于凹槽内，所述底座滑板二（21）的中央位置分别开有第一卡槽（24）和第二卡槽（25），且第一卡槽（24）和第二卡槽（25）相互平行，大小、结构相同，所述机械臂单元机构三（3）包括底座滑板三（31）、第三步进电机（311）、底座滑板四（32）和第四步进电机（321），所述底座滑板三（31）的上端与第三步进电机（311）的输出轴相连接，且底座滑板三（31）与第一卡槽（24）之间通过轴承转动连接，所述底座滑板四（32）的上端与第四步进电机（321）的输出轴相连接，所述底座滑板三（31）的下端通过固定部件连接有第一舵机（312），所述底座滑板四（32）的下端通过固定部件连接有第二舵机（322），且底座滑板四（32）与第二卡槽（25）之间通过轴承转动连接，所述第一舵机（312）和第二舵机（322）的机架两侧内壁上均设有电磁吸盘（4），所述机械臂控制装置用于实现棋子的反转，具体包括以下步骤：a）通过第一步进电机12和第二步进电机22分别带动底座滑板一11和底座滑板二21运动，从而使该机械臂在X轴和Y轴方向上运动，进而将第一舵机312移动到要翻转的棋子上方，b）第三步进电机311带动第一舵机312向下运动，使第一舵机312机架上的电磁吸盘4贴近待翻转的棋子，并使电磁吸盘4通电吸取棋子；2、使第二舵机322的机架顺时针旋转90度，c）第三步进电机311带动第一舵机312向上运动一定距离，再使第一舵机312控制机逆时针转动90度，d）第三步进电机311继续带动第一舵机312向上运动，直到使得第一舵机312、第二舵机322机架上的电磁吸盘4处于同一水平线上，此时棋子就在两电磁吸盘4中间，e）在第一舵机312上的电磁吸盘4断电的同时第二舵机322所带的电磁吸盘4通电，将棋子从第一舵机312的电磁吸盘4交换到了第二舵机322的电磁吸盘4上，f）第四步进电机321带动第二舵机322向下运动一定距离，再使第二舵机322控制机架逆时针转动90度，同时通过底座滑板一11和底座滑板二21上第一步进电机12和第二步进电机22的调整，使得第二舵机322的正下方就是要落子的位置，g）第四步进电机321继续第二舵机322向下运动，直到第二舵机322所带的电磁吸盘4上的棋子贴近棋盘，再使该电磁吸盘4断电，将棋子落到棋盘上，h）机械臂恢复原来开始的状态,至此完成了棋子的落子及翻转的全部过程。