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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 智能象棋機(jī)器人
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 智能象棋機(jī)器人以ARM11為控制核心，由棋盤及棋子、機(jī)械手臂（硬件）、博弈分析系統(tǒng)（ARM11控制系統(tǒng)）、機(jī)械臂控制系統(tǒng)（AVR單片機(jī)控制系統(tǒng)）等部分組成。機(jī)器人通過攝像頭實(shí)時(shí)捕捉棋子的位置變動(dòng)，得到對(duì)手的出招，然后輸入到象棋算法中得到應(yīng)招，之后通過AVR單片機(jī)控制數(shù)字舵機(jī)來完成棋子的定位和吸放動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)了真正意義上的人機(jī)對(duì)弈。
- 詳細(xì)介紹：
- 智能象棋機(jī)器人的機(jī)械手臂用4個(gè)數(shù)字舵機(jī)控制，其中3個(gè)舵機(jī)構(gòu)成機(jī)械手臂的關(guān)節(jié)，可以自由旋轉(zhuǎn)來完成棋盤的定位，另外一個(gè)舵機(jī)配合電磁吸盤可完成棋子的吸放動(dòng)作。棋子內(nèi)置了磁鐵，以便電磁吸盤挪動(dòng)棋子。機(jī)器人使用的棋盤及棋子的形狀同日常娛樂比賽用棋盤及棋子完全一樣，但為提高棋子的識(shí)別率，在棋子表面粘貼了彩色的圖片，紅綠色用來區(qū)分雙方棋子，棋子周邊顏色各異的圓圈用來區(qū)分同一方的不同棋子。這樣就免去了對(duì)漢字的識(shí)別。開局前，機(jī)器人會(huì)發(fā)出語音提示，提示對(duì)方博弈開始；對(duì)弈過程中，機(jī)器人利用它的“眼睛”——攝像頭對(duì)整個(gè)棋盤實(shí)行監(jiān)控，若對(duì)方走子不符合象棋規(guī)則將發(fā)出語音提示，若符合則通過一定的象棋對(duì)弈算法計(jì)算出應(yīng)招，控制機(jī)器人的機(jī)器手臂完成取棋、下棋的完整動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)真正意義上的人機(jī)對(duì)弈。整個(gè)對(duì)弈過程中對(duì)弈人可完全同平常下棋一樣移動(dòng)棋子，并在短時(shí)間內(nèi)領(lǐng)略中國象棋的博大精深及與機(jī)器人對(duì)弈的樂趣。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 該作品致力于將象棋機(jī)器人小型化\智能化，以嵌入式ARM平臺(tái)為支撐，靈活控制機(jī)械手臂，實(shí)現(xiàn)真正意義上的人機(jī)對(duì)弈。因?yàn)橐脭z像頭從棋局的變化中獲取實(shí)時(shí)信息，模式識(shí)別和圖像處理是技術(shù)關(guān)鍵，同時(shí)要完成棋子的移動(dòng)，需要精確的定位。從而對(duì)棋子的識(shí)別率以及機(jī)械手臂的定位精度是非常關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)，又從實(shí)時(shí)對(duì)弈的角度來看，象棋算法復(fù)雜程度和機(jī)械手臂執(zhí)行動(dòng)作耗費(fèi)的時(shí)間也是很重要的技術(shù)指標(biāo)。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 該作品的科學(xué)性先進(jìn)性體現(xiàn)在選用的嵌入式ARM平臺(tái)具有便攜、靈活、實(shí)時(shí)的人機(jī)交互等特性，有利于將象棋機(jī)器人商品化。同時(shí)在模式識(shí)別與圖像處理方面，該作品采用的基于顏色分割算法，降低了棋子識(shí)別對(duì)攝像頭分辨率和光照穩(wěn)定的依賴，提高了抗噪性能。在模型的搭建方面，該作品采用了二維三關(guān)節(jié)的機(jī)械手臂構(gòu)型，大大降低了對(duì)機(jī)械精度和功率消耗的要求，有利于構(gòu)型的廉價(jià)化，同時(shí)也降低了控制的復(fù)雜程度。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2010年7月19日在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)東校區(qū)體育館舉行的由中國電子學(xué)會(huì)主辦的第六屆“博創(chuàng)杯”全國大學(xué)生嵌入式設(shè)計(jì)大賽總決賽中，該作品獲得本科組一等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 普通許可。
作品可展示的形式
- 實(shí)物、現(xiàn)場演示、圖片、錄像。
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 開機(jī)后根據(jù)ARM11顯示屏上的界面提示完成相關(guān)設(shè)置，之后按照語音提示進(jìn)行人機(jī)對(duì)弈即可。 該作品以ARM嵌入式平臺(tái)為支撐，可以脫離PC機(jī)運(yùn)行；運(yùn)用圖像處理的方法實(shí)時(shí)分析棋局的變化，可以快速的捕捉到對(duì)手的出招；控制數(shù)字舵機(jī)的轉(zhuǎn)角，可以快速精確地定位棋子的位置；利用電磁吸盤吸取棋子，降低了機(jī)械臂定位棋子時(shí)對(duì)精度的要求。 該作品不僅能滿足一般的娛樂需求，而且有相當(dāng)?shù)膽?yīng)用價(jià)值。當(dāng)今社會(huì)城市老人的孤獨(dú)問題越來越受到社會(huì)的關(guān)注，象棋機(jī)器人正可與老人對(duì)弈，從一定程度上解決這個(gè)社會(huì)問題。同時(shí)，象棋機(jī)器人的圖像識(shí)別算法和機(jī)械控制算法為機(jī)器視覺和機(jī)器人控制提供了新的參考。另外，該作品還可用于教學(xué)演示及科技展覽，尤其適用于激發(fā)中小學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣愛好。 從我們?nèi)ツ陞⒓印安﹦?chuàng)杯”時(shí)引起的廣泛興趣和關(guān)注以及前幾天學(xué)校附近小學(xué)來實(shí)驗(yàn)室參觀時(shí)對(duì)小朋友們的吸引和旁觀來看，象棋機(jī)器人有著不錯(cuò)的市場前景和經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 一直以來，機(jī)器博弈被認(rèn)為是人工智能領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的研究方向之一。使機(jī)器人具有博弈智能化，是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。中國象棋作為一種從兩軍對(duì)壘中抽象出來的智力游戲，一向以其變化多端著稱，具有較高的博弈復(fù)雜度。近年來，隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的功能越來越豐富，具有娛樂功能的智能機(jī)器人已經(jīng)成為一個(gè)重要的研究方向， 象棋對(duì)弈智能機(jī)器人正是在這樣的背景下應(yīng)運(yùn)而生。 目前博弈機(jī)器人已經(jīng)有了一定程度的發(fā)展，國外已有相關(guān)產(chǎn)品上市，國內(nèi)也已經(jīng)開始相關(guān)方面的研究，并取得了一些成果。2004年我國首臺(tái)五子棋博弈機(jī)器人問世，如今在中國科技館新館、鄭州科技館等科技館內(nèi)已有博弈機(jī)器人展出，然而這些機(jī)器人仍有體積龐大、成本過高等問題存在。 該作品在于將博弈機(jī)器人小型化，智能化，使其不僅是陳列在博物館的龐然大物，而是能夠真正能夠?yàn)榧彝ヌ峁蕵返男蓍e用品。
