基本信息
- 項目名稱：
- 智能象棋機器人
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 智能象棋機器人以ARM11為控制核心，由棋盤及棋子、機械手臂（硬件）、博弈分析系統(tǒng)（ARM11控制系統(tǒng)）、機械臂控制系統(tǒng)（AVR單片機控制系統(tǒng)）等部分組成。機器人通過攝像頭實時捕捉棋子的位置變動，得到對手的出招，然后輸入到象棋算法中得到應(yīng)招，之后通過AVR單片機控制數(shù)字舵機來完成棋子的定位和吸放動作，從而實現(xiàn)了真正意義上的人機對弈。
- 詳細介紹：
- 智能象棋機器人的機械手臂用4個數(shù)字舵機控制，其中3個舵機構(gòu)成機械手臂的關(guān)節(jié)，可以自由旋轉(zhuǎn)來完成棋盤的定位，另外一個舵機配合電磁吸盤可完成棋子的吸放動作。棋子內(nèi)置了磁鐵，以便電磁吸盤挪動棋子。機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。這樣就免去了對漢字的識別。開局前，機器人會發(fā)出語音提示，提示對方博弈開始；對弈過程中，機器人利用它的“眼睛”——攝像頭對整個棋盤實行監(jiān)控，若對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弈算法計算出應(yīng)招，控制機器人的機器手臂完成取棋、下棋的完整動作，實現(xiàn)真正意義上的人機對弈。整個對弈過程中對弈人可完全同平常下棋一樣移動棋子，并在短時間內(nèi)領(lǐng)略中國象棋的博大精深及與機器人對弈的樂趣。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 該作品致力于將象棋機器人小型化\智能化，以嵌入式ARM平臺為支撐，靈活控制機械手臂，實現(xiàn)真正意義上的人機對弈。因為要用攝像頭從棋局的變化中獲取實時信息，模式識別和圖像處理是技術(shù)關(guān)鍵，同時要完成棋子的移動，需要精確的定位。從而對棋子的識別率以及機械手臂的定位精度是非常關(guān)鍵的技術(shù)指標，又從實時對弈的角度來看，象棋算法復(fù)雜程度和機械手臂執(zhí)行動作耗費的時間也是很重要的技術(shù)指標。
科學性、先進性
- 該作品的科學性先進性體現(xiàn)在選用的嵌入式ARM平臺具有便攜、靈活、實時的人機交互等特性，有利于將象棋機器人商品化。同時在模式識別與圖像處理方面，該作品采用的基于顏色分割算法，降低了棋子識別對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)的機械手臂構(gòu)型，大大降低了對機械精度和功率消耗的要求，有利于構(gòu)型的廉價化，同時也降低了控制的復(fù)雜程度。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2010年7月19日在中國農(nóng)業(yè)大學東校區(qū)體育館舉行的由中國電子學會主辦的第六屆“博創(chuàng)杯”全國大學生嵌入式設(shè)計大賽總決賽中，該作品獲得本科組一等獎。
作品所處階段
- 實驗室階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 普通許可。
作品可展示的形式
- 實物、現(xiàn)場演示、圖片、錄像。
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 開機后根據(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行人機對弈即可。 該作品以ARM嵌入式平臺為支撐，可以脫離PC機運行；運用圖像處理的方法實時分析棋局的變化，可以快速的捕捉到對手的出招；控制數(shù)字舵機的轉(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，降低了機械臂定位棋子時對精度的要求。 該作品不僅能滿足一般的娛樂需求，而且有相當?shù)膽?yīng)用價值。當今社會城市老人的孤獨問題越來越受到社會的關(guān)注，象棋機器人正可與老人對弈，從一定程度上解決這個社會問題。同時，象棋機器人的圖像識別算法和機械控制算法為機器視覺和機器人控制提供了新的參考。另外，該作品還可用于教學演示及科技展覽，尤其適用于激發(fā)中小學生對科學的興趣愛好。 從我們?nèi)ツ陞⒓印安﹦?chuàng)杯”時引起的廣泛興趣和關(guān)注以及前幾天學校附近小學來實驗室參觀時對小朋友們的吸引和旁觀來看，象棋機器人有著不錯的市場前景和經(jīng)濟效益。
同類課題研究水平概述
- 一直以來，機器博弈被認為是人工智能領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的研究方向之一。使機器人具有博弈智能化，是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程。中國象棋作為一種從兩軍對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，隨著機器人技術(shù)的發(fā)展，機器人的功能越來越豐富，具有娛樂功能的智能機器人已經(jīng)成為一個重要的研究方向， 象棋對弈智能機器人正是在這樣的背景下應(yīng)運而生。 目前博弈機器人已經(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年我國首臺五子棋博弈機器人問世，如今在中國科技館新館、鄭州科技館等科技館內(nèi)已有博弈機器人展出，然而這些機器人仍有體積龐大、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，而是能夠真正能夠為家庭提供娛樂的休閑用品。
