一、项目概述
1.1 项目摘要
机器人技能是归纳了计算机、操控论、结构学、信息与传感技能、仿生学及人工智能等多学科的一门高新技能。现在的人机对弈软件不直观、缺少真实的对弈环境，而人机对弈机器人正是针对这些缺少而规划的。
本机器人对弈体系以单片机芯片为中心，运用PWM调制技能操控机械手的运动，然后完结对棋子的操控；以电脑为上位机，使整个体系的动作协调一致；棋盘由数据收集、数据处理模块及信息传输模块组成。本体系的难点在于各棋子方位的检测与操控及中国象棋算法的完结。
本机器人对弈体系的硬件部分由棋盘设备、操控体系、机械手三部分组成。其间操控体系包含：电机驱动模块、数据发送与接纳模块等；软件部分依据VB渠道，包含中国象棋算法模块与串口通讯模块完结对棋子的逻辑操控并经过串口把指令发送到机械手的操控体系。
本体系归于文娱机器人，完结人与机器人的直接对弈，既可以培育人们对中国象棋的爱好，又可以宏扬我国的传统文化。
1.2 项目布景/选题动机
中国象棋是一中华民族优异并且绝无仅有的传统文化，也是遍及的文娱方法，即可为晚年人解闷孤独感，又可以跟儿童下棋，做到开发智力，训练儿童的思维能力。
现在中国象棋博弈软件己经得到了必定的开展，像闻名的“齐天大圣”博弈软件，己经具有了中国象棋大师的水准，但就人机博弈的运用来说，单单博弈软件还有其缺少之处，比方:计算机博弈软件不直观生动，缺少观赏性，并不具有真实的对弈环境，让对弈者找不到对弈的感觉，并且长时间对着计算机屏幕冷冰冰的面孔也简略发生枯燥乏味的感觉;计算机博弈软件关于晚年博弈爱好者来说难以习惯，一是因为与计算机对弈需求把握必定的计算机根底才干操作，而晚年博弈爱好者遍及不具有这些常识，二是因为长时间坐在计算机前对晚年人的身体健康很晦气，因而给计算机博弈软件在晚年人中的推行带来困难。
国外在博弈机器人方面的研讨首要会集在美国的IBM公司。IBM公司从1958年就开端了博弈体系的研讨，可谓拓荒了博弈体系研讨的先河，并在此根底上，不断获得发展，直到1997年“深蓝”打败国际象棋大师卡氏帕罗夫而引起全世界各国学者的重视，而这件事不只成为了人工智能范畴的里程碑，也愈加是博弈机器人体系研讨范畴的里程碑。但因为中国象棋是我国独有的传统文化，国外还没有对中国象棋博弈体系的研讨。
而从国内对弈机器人的研讨现状来看，研讨的参与者有高校和研讨所，比方上海交大，东北大学，香港理工大学，郑州机械研讨所，还有企业，如首钢，再有便是由教师带领的中学生机器人爱好者们。从研讨的棋的品种来看，有一部分是研讨中国象棋博弈体系的，也有研讨国际象棋和其他棋类体系的。全体来说他们的研讨各具特色，比方研讨中国象棋机器人博弈体系的的大多选用了开放式机器人操控器，如首钢是在Motorman机器人根底上开发了中国象棋机器人，上交大的机器人是国内运用开放式操控器开发成功的第一台对弈机器人，具有较高的开放性;博弈机器人“猜测”能完结看棋、算棋、取子下棋全过程，可以与人面对面下棋，是一台功用较齐备的博弈机器人体系。而最近郑州机械研讨所研发的中国象棋机器人更是智能程度和功用都比较齐备。局面前，机器人主动摆放棋子，用普通话向对方介绍规矩和注意事项。并且看棋、走棋，机器人30秒内就能搞定。总的来看，在棋局的辨认方面，他们大都选用了机器视觉技能，选用视觉传感器结合图画处理技能来辨认棋盘和棋子。但一起他们也各有其缺少之处：
像个头巨大，晦气于转移和进入家庭;
因为机器与人下棋大而带来的安全性等问题;
因为选用了现成的开放式机器人操控器，然后带来的开发本钱过高的问题;
因为选用了视觉传感器结合图画处理技能计划而带来的软件杂乱程度进步，然后影响了体系全体处理速度。
为处理上述问题，咱们期望研讨出的是一种细巧的、有用的、安全可靠的、智能化的中国象棋对弈机器人。
二、需求剖析
2.1 功用要求
要求机器人对弈体系可以独立完结看棋、算棋和取子下棋的全过程。
2.2 功用规范
1、可以进行棋盘定位、棋子辨认、棋局判别
2、能依据程序指令从储子设备中取出圆形棋子并放置到程序指定方位
三、计划规划
3.1 体系功用完结原理
机器人对弈体系选用的是一种结构简略、可行的依据SCARA型机器人的机械臂规划计划。SCARA型机器人是平面关节型机器人，在此计划中把器械臂分为若干个关节进行移动，然后完结平面内定位和定向。
硬件架构图
本机器人对弈体系以单片机芯片为中心，运用PWM调制技能操控机械手的运动，然后完结对棋子的操控；以电脑为上位机，使整个体系的动作协调一致；棋盘由数据收集、数据处理模块及信息传输模块组成。
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棋盘特别规划用来检测每个格点的信息来确认棋子的方位和类别；
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棋盘和机械手运用一个微操控器，经过模数转换器把棋盘每行、列的信号转化为数字量传到单片机进行剖析；
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剖析棋局，然后依据人机对弈的程序算法挑选适宜的棋子，进行棋局判别，一起发生操控信号，并把操控信号传回单片机，由单片机操控舵机驱动电路，指挥机械手完结对棋子的高速、精确操作；
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棋艺剖析纪录软件用VB编写，VB可视化、面向对象编程的特色以及丰厚的运用模块，对中国象棋算法的编写特别有利。
体系硬件结构框图如下图所示：
体系硬件结构框图
3.2 硬件资源配置
1、用STEVAL-MKI062V2开发套件进行棋盘定位、棋子辨认以及放置棋子
2、用LM317、LM7805、变压器等制造稳压电源，为体系供给所需的电源
3、用舵机进行棋子的抓取、移动、放置操作
3.3体系软件架构
软件架构图
3.4 体系软件流程
1.开机上电后，棋局开端，扫描棋盘并保存棋盘数据。
2.判别谁为先手
3.判别是否落子，并把棋子信息发送至上位机
4.上位机依据落子信息剖析棋局，判别棋局是否有谁胜出，假如没有则依据人机对弈的程序算法挑选适宜的走棋方法；假如有谁胜出则完毕程序，棋局完毕。
5.上位机处理完结，生成的走棋信息传回主控
6.主控操控舵机进行相应的落子操作
7.再回来过程3直至棋局完毕。
程序运转流程图
