下棋机器人的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于机器人领域，尤其涉及可根据棋盘布局，分析判断走法，使用机械手移 动看得见摸得着的实体棋子，与人对弈的机器人，具体为一种下棋机器人。
【背景技术】
[0002] 中国象棋起源于战国时代，由棋盘和棋子组成，棋子红方和黑方各16个子，棋盘 九纵十横90个交点，棋盘上设"九宫"与"河界"，7个兵种中，将、仕不可出"九宫"，兵只可 前行，炮必须隔棋才可吃子，马走日，象走田，行走多变，规则繁多，两人轮流走子，以"将死" 或"困毙"对方将(帅）为胜。可以两人当面对弈，还可以通过互联网两人用鼠标在电脑显示 屏上移动棋子远地对弈，也可以一人用鼠标在电脑显示屏上移动棋子与电脑对弈，它不仅 能丰富文化生活，陶冶情操，更有助于开发智力，启迪思维，锻炼辨证分析能力和培养顽强 的意志，但人机对弈用鼠标移动棋子略显不足，没有真枪实弹、拿棋、运棋、放棋的物理空间 动态。
【发明内容】
[0003] 本发明为了解决中国象棋人机对弈时存在的只能在电脑显示屏上移动棋子的问 题，提供了可与人下棋的下棋机器人。
[0004] 本发明是采用如下的技术方案实现的：下棋机器人，包括棋子、棋盘、螺旋数据采 集器、机械手和其内存储有棋谱的PLC控制器， 每个棋子底面上开有定位盲孔，顶面上设有一层铁板，每个棋子底面上还设有33个动 触点，该33个动触点中包括1个主动触点和32个辅动触点，主动触点和32个辅动触点中的 一个触点用导线连接，连接的主动触点和辅动触点作为棋子的识别触点对代表一个棋子， 主动触点和不同的辅动触点用导线连接，代表不同的棋子，形成32种线路连接，代表32个 棋子； 棋盘上从1号交点到90号交点每个交点上都设有一个定位销，定位销周围分布有33 个定触点，该33个定触点能和棋子上的33个动触点配合，33个定触点中包括1个主定触点 和32个辅定触点，主定触点和每个辅定触点都组成一个定触点对，总共组成32个定触点对 来对应32个棋子的识别触点对，整个棋盘90个交点位置，每个交点处有32个定触点对，因 此，整个棋盘形成2880个定触点对； 螺旋数据采集器包括螺旋升降机、步进电机、锁存器、编码器、外部电路和触头筒，触头 筒内壁上从下到上螺旋分布有2880对触头对，2880对触头对对应32个棋子在棋盘上出 现的90个交点位置，触头筒内设置有编码器、螺旋升降机和用于控制螺旋升降机的步进电 机，螺旋升降机的摇臂的端部和触头对接触(摇臂的端部有导电层)，步进电机的输出轴上 连接有编码器，编码器的输出端和锁存器连接，外部电路包括蓄电池，蓄电池的正极和锁存 器锁存使能端LE连接，蓄电池正极和电阻R的一端连接，正极还通过继电器J的常闭触点 J2和锁存器的输出使能端OE连接，电阻R的另一端通过继电器J的常开触点Jl和锁存器 的输出使能端OE连接，电阻R的另一端和1号交点处的主定触点连接，1号交点处的32个 辅定触点中的一个触点和触头筒上的一个触头对中的一个触头连接，该触头对中的另一个 触头通过继电器J的线圈和蓄电池的负极连接，1号交点处的32个辅定触点中的另一个触 点和触头筒上的另一个触头对中的一个触头连接，该触头对中的另一个触头通过继电器J 的线圈和蓄电池的负极连接，依次类推，1号交点处的其余辅定触点完成电路连接， 电阻R的另一端还和和2号交点处的主定触点连接，2号交点处的32个辅定触点中的 一个触点和触头筒上的一个触头对中的一个触头连接，该触头对中的另一个触头通过继电 器J的线圈和蓄电池的负极连接，2号交点处的32个辅定触点中的另一个触点和触头筒上 的另一个触头对中的一个触头连接，该触头对中的另一个触头通过继电器J的线圈和蓄电 池的负极连接，依次类推，2号交点处的其余辅定触点完成电路连接，同样的其余交点处的 定触点完成电路连接，即棋盘电路上的2880个定触点对和对应的2880个触头筒触点对串 接； 机械手包括支座，支座上固定有大臂步进电机，大臂步进电机的输出轴上固定有机械 手大臂，机械手大臂的端部固定有小臂步进电机，小臂步进电机的输出轴上固定有机械手 小臂，机械手小臂的端部通过竖直杆固定有电磁铁，机械手小臂的端部还设有定向管，定向 管内活动连接有竖直的滑杆，滑杆的底端固定有活动电磁铁； PLC控制器的输入端和锁存器的输出端连接，PLC控制器的输出端和大臂步进电机、小 臂步进电机、电磁铁、活动电磁铁和步进电机连接，PLC控制器内还存储有棋盘上各个交点 大小臂转角统计表。
[0005] 本发明是这样实现的，棋子放到棋盘上的一个交点上，棋子的识别触头对和棋盘 上的这个交点的与该棋子对应的定触头对接触，即将该交点处的电路接通，棋子离开棋盘 上的一个交点时，棋子将棋盘上的这个交点处的电路断开，交点处的电路接通或断开的信 号传到外部电路，由PLC控制器控制的步进电机正反转时，螺旋升降机和编码器同步旋转， 螺旋升降机摇臂沿螺旋轨迹依次接通和断开触头筒上的触头对，编码器生成一系列码值， 触头筒上的触头对接通和断开的信号同时也传到外部电路，触头筒上的触头对接通时外部 电路的电信号输入锁存器的输出使能端0E，使编码器发出的格雷码有选择地进入锁存器， 这样进入锁存器的码值就表示了棋子在棋盘上的信号。PLC控制器将扫描到的一系列格雷 码值，异或逻辑运算转换成能运算的二进制码值，每个二进制码值对应一个PLC控制器内 部的保持型辅助继电器，通过逻辑运算，得到若干个保持型辅助继电器的并运算的逻辑值， 这个逻辑值即为适时棋局状态。将运算结果与程序中预先设定的棋谱进行判断比较，选择 一种合规的最优的走法即走哪个棋，从什么地方走到哪里，驱动预先编制的程序中设定的 机械手对应动作，可编程控制器发出脉冲指令，控制机械手大臂步进电机和机械手小臂步 进电机各按一定旋转方向旋转一定角度(该旋转方向和旋转角度可根据交点大小臂转角统 计表确定，机械手在每次完成移动后回到初始位置，等待下一次移动)，完成水平方向棋子 的搬运，PLC控制器的定时器和输出继电器控制机械手电磁铁和活动电磁铁，完成垂直方向 拿起放下棋子的搬运。
[0006] 触头筒上的2880对触头对对应32个棋子在棋盘上出现的90个交点位置，且每 个触头对和棋盘上的对应交点处的对应定触点对连接在外部电路中，当一个棋子摆放到棋 盘上的一个交点位置时，首先棋子的识别触点对和这个交点的与该棋子对应的定触点对接 触，即将该交点处的电路接通，仅当螺旋升降机摇臂沿螺旋轨迹旋转到该棋子在该交点位 置对应的触头对时，锁存器的输出使能端OE为低电平，编码器发出的与该棋子在该交点对 应的格雷码有进入锁存器，这样进入锁存器的码值就表示了棋子在棋盘上的信号，其余棋 子在棋盘上的位置信号用同样的方法进入锁存器，进而被PLC控制器读出当时的棋盘状 体。
[0007] 本发明实现了人用手拿起棋子、水平移动棋子、放下棋子，即走一步棋，随后机器 人用机械手拿起棋子、水平移动棋子、放下棋子，接着走一步棋，从布局、中局、到残局，最 终，人与下棋机器人决出胜负或平局，解决了中国象棋人机对弈时存在的只能在电脑显示 屏上移动棋子的问题。
【附图说明】
[0008] 图1为棋子的结构示意图； 图2为棋盘上一交点处的结构示意图； 图3为螺旋数据采集器触头筒示意图； 图4为螺旋数据采集器外部电路原理图； 图5为螺旋数据采集器编码器和螺旋升降机安装位置示意图； 图6为机械手不意图； 图7为下棋机器人原理框图； 图8为棋盘交点与机械手大小臂转角示意图； 图9为棋盘的不意图。
[0009] 图中：1_棋子，定位盲孔，动触点，4_定位销，触头筒，6_触头对，7_编码 器，8-螺旋升降机，9-步进电机，10-摇臂，11-支座，12-大臂步进电机，13-机械手大臂， 14-小臂步进电机，15-机械手小臂，16-电磁铁，17-定向管，18-滑杆，19-活动电磁铁， 20-定触点。
【具体实施方式】
[0010] 下棋机器人，包括棋子1、棋盘、螺旋数据采集器、机械手和其内存储有棋谱的PLC 控制器， 每个棋子1底面上开有定位盲孔2,顶面上设有一层铁板，每个棋子底面上还设有33个 动触点3,该33个动触点3中包括1个主动触点和32个辅动触点，主动触点和32个辅动触 点中的一个触点用导线连接，连接的主动触点和辅动触点作为棋子的识别触点对代表一个 棋子，主动触点和不同的辅动触点用导线连接，代表不同的棋子，形成32种线路连接，代表 32个棋子； 棋盘上从1号交点到90号交点每个交点上都设有一个定位销4,定位销周围分布有33 个定触点20,该33个定触点能和棋子上的33个动触点配合，33个定触点中包括1个主定 触点和32个辅定触点，主定触点和每个辅定触点都组成一个定触点对，总共组成32个定触 点对来对应32个棋子的识别触点对，整个棋盘90个交点位置，每个交点处有32个定触点 对，因此，整个棋盘形成2880个定触点对； 螺旋数据采集器包括触头筒5、外部电路和锁存器，触头筒内壁上从下到上螺旋分布有 2880对触头对6, 2880对触头对6对应32个棋子在棋盘上出现的90个交点位置，触头筒5 内还设置有编码器7、螺旋升降机8