基本信息
- 项目名称：
- 智能象棋机器人
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 智能象棋机器人以ARM11为控制核心，由棋盘及棋子、机械手臂（硬件）、博弈分析系统（ARM11控制系统）、机械臂控制系统（AVR单片机控制系统）等部分组成。机器人通过摄像头实时捕捉棋子的位置变动，得到对手的出招，然后输入到象棋算法中得到应招，之后通过AVR单片机控制数字舵机来完成棋子的定位和吸放动作，从而实现了真正意义上的人机对弈。
- 详细介绍：
- 智能象棋机器人的机械手臂用4个数字舵机控制，其中3个舵机构成机械手臂的关节，可以自由旋转来完成棋盘的定位，另外一个舵机配合电磁吸盘可完成棋子的吸放动作。棋子内置了磁铁，以便电磁吸盘挪动棋子。机器人使用的棋盘及棋子的形状同日常娱乐比赛用棋盘及棋子完全一样，但为提高棋子的识别率，在棋子表面粘贴了彩色的图片，红绿色用来区分双方棋子，棋子周边颜色各异的圆圈用来区分同一方的不同棋子。这样就免去了对汉字的识别。开局前，机器人会发出语音提示，提示对方博弈开始；对弈过程中，机器人利用它的“眼睛”——摄像头对整个棋盘实行监控，若对方走子不符合象棋规则将发出语音提示，若符合则通过一定的象棋对弈算法计算出应招，控制机器人的机器手臂完成取棋、下棋的完整动作，实现真正意义上的人机对弈。整个对弈过程中对弈人可完全同平常下棋一样移动棋子，并在短时间内领略中国象棋的博大精深及与机器人对弈的乐趣。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 该作品致力于将象棋机器人小型化\智能化，以嵌入式ARM平台为支撑，灵活控制机械手臂，实现真正意义上的人机对弈。因为要用摄像头从棋局的变化中获取实时信息，模式识别和图像处理是技术关键，同时要完成棋子的移动，需要精确的定位。从而对棋子的识别率以及机械手臂的定位精度是非常关键的技术指标，又从实时对弈的角度来看，象棋算法复杂程度和机械手臂执行动作耗费的时间也是很重要的技术指标。
科学性、先进性
- 该作品的科学性先进性体现在选用的嵌入式ARM平台具有便携、灵活、实时的人机交互等特性，有利于将象棋机器人商品化。同时在模式识别与图像处理方面，该作品采用的基于颜色分割算法，降低了棋子识别对摄像头分辨率和光照稳定的依赖，提高了抗噪性能。在模型的搭建方面，该作品采用了二维三关节的机械手臂构型，大大降低了对机械精度和功率消耗的要求，有利于构型的廉价化，同时也降低了控制的复杂程度。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年7月19日在中国农业大学东校区体育馆举行的由中国电子学会主办的第六届“博创杯”全国大学生嵌入式设计大赛总决赛中，该作品获得本科组一等奖。
作品所处阶段
- 实验室阶段。
技术转让方式
- 普通许可。
作品可展示的形式
- 实物、现场演示、图片、录像。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 开机后根据ARM11显示屏上的界面提示完成相关设置，之后按照语音提示进行人机对弈即可。 该作品以ARM嵌入式平台为支撑，可以脱离PC机运行；运用图像处理的方法实时分析棋局的变化，可以快速的捕捉到对手的出招；控制数字舵机的转角，可以快速精确地定位棋子的位置；利用电磁吸盘吸取棋子，降低了机械臂定位棋子时对精度的要求。 该作品不仅能满足一般的娱乐需求，而且有相当的应用价值。当今社会城市老人的孤独问题越来越受到社会的关注，象棋机器人正可与老人对弈，从一定程度上解决这个社会问题。同时，象棋机器人的图像识别算法和机械控制算法为机器视觉和机器人控制提供了新的参考。另外，该作品还可用于教学演示及科技展览，尤其适用于激发中小学生对科学的兴趣爱好。 从我们去年参加“博创杯”时引起的广泛兴趣和关注以及前几天学校附近小学来实验室参观时对小朋友们的吸引和旁观来看，象棋机器人有着不错的市场前景和经济效益。
同类课题研究水平概述
- 一直以来，机器博弈被认为是人工智能领域最具挑战性的研究方向之一。使机器人具有博弈智能化，是一项复杂的系统工程。中国象棋作为一种从两军对垒中抽象出来的智力游戏，一向以其变化多端著称，具有较高的博弈复杂度。近年来，随着机器人技术的发展，机器人的功能越来越丰富，具有娱乐功能的智能机器人已经成为一个重要的研究方向， 象棋对弈智能机器人正是在这样的背景下应运而生。 目前博弈机器人已经有了一定程度的发展，国外已有相关产品上市，国内也已经开始相关方面的研究，并取得了一些成果。2004年我国首台五子棋博弈机器人问世，如今在中国科技馆新馆、郑州科技馆等科技馆内已有博弈机器人展出，然而这些机器人仍有体积庞大、成本过高等问题存在。 该作品在于将博弈机器人小型化，智能化，使其不仅是陈列在博物馆的庞然大物，而是能够真正能够为家庭提供娱乐的休闲用品。
