一种电子棋盘装置及自动行棋方法

专利名称：一种电子棋盘装置及自动行棋方法
技术领域：
本发明涉及电子技术，特别涉及一种电子棋盘装置及自动行棋方法。
背景技术：
个人电脑和国际互联网的普及，为棋类爱好者提供了更多的下棋方式，例如， 可以在个人电脑中安装棋类对弈软件进行人机对弈，或者通过国际互联网与其他棋手进 行网络对弈，但是这两种方式都要求棋手在整个对弈过程中注视电脑屏幕，长时间注视 电脑屏幕会严重影响视力导致近视，尤其是青少年和儿童。专利申请CN101332357A设计了一种电子围棋棋盘，专利申请200810216691.3 设计了一种电子象棋棋盘，而专利申请CN101380515A设计了一种电子棋类棋盘与电 脑系统进行交互的方法。当所设计的电子棋盘与外部电脑系统相连，并采用专利申请 CN101380515A所设计的交互方法交换行棋命令和数据时，电子棋盘与电脑系统组成一个 电子棋盘对弈系统，该电子棋盘对弈系统可以运行在5种对弈模式下，这些对弈模式的 详细描述，请参见专利申请CN101380515A。采用这种电子棋盘对弈系统，棋手可以进 行人机对弈和网络对弈，而由于这两种电子棋盘都使用了真实的棋盘和棋子，且在对弈 过程中不需要注视电脑屏幕，因此保护了视力的同时还获得真实的下棋体验。专利申请CN101332357A所设计的电子棋盘有一个特点，就是在电子棋盘上设 置有行棋位置指示灯阵列，用于指示行棋位置(对于围棋，行棋位置是指某一特定的棋 位，对于象棋，行棋位置是指一特定行棋路径，即源行棋位置和目标行棋位置)，例如 在人机对弈模式下，这些行棋位置指示灯用于指出电脑系统的行棋位置；在棋谱演示模 式下，这些行棋位置指示灯用于指出每一步演示行棋的行棋位置；在网络对弈模式下， 这些行棋位置指示灯用于指示网络对端棋手的行棋位置。行棋位置指示灯指出行棋位置 后，需要棋手代替对方在棋盘上完成行棋。上述电子棋盘的主要缺点是在人机对弈模式和网络对弈模式下，本地棋手必 须根据行棋位置指示灯所指示的行棋位置，代替对方在电子棋盘上完成行棋，即帮助对 方在棋盘上操纵棋子——这导致棋手产生“左手跟右手对弈”的感觉，从而降低了真实 下棋的体验。

发明内容
为解决现有技术的以上问题，本发明提供一种电子棋盘装置及自动行棋方法， 用于在采用电子棋盘进行对弈活动时提高棋手的真实下棋体验。为达到上述目的，本发明提供的一种电子棋盘装置包括电子棋盘，所述电子棋 盘装置还包括行棋装置，所述行棋装置与所述电子棋盘通信连接；其中，电子棋盘，用于获取行棋命令，根据所述行棋命令向所述行棋装置发送相应的 行棋控制指令；行棋装置，用于接收所述电子棋盘发送的行棋控制指令，并根据所述行棋控制指令完成行棋过程。 本发明还提供了一种自动行棋方法，所述方法运用于电子棋盘以及与所述电子 棋盘通信连接的行棋装置中，其中，所述方法包括电子棋盘获取行棋命令，根据所述行棋命令向所述行棋装置发送相应的行棋控 制指令；行棋装置接收所述电子棋盘发送的行棋控制指令，并根据所述行棋控制指令完 成行棋过程。采用本发明设计的电子棋盘装置及方法进行人机对弈或网络对弈时，由行棋装 置代替对方在棋盘上完成行棋，而不再由本地棋手代替对方完成行棋，这样极大地提高 了对弈活动的真实体验。


图1为本发明实施例一种电子棋盘装置的结构示意图；图2为本发明实施例一种电子棋盘装置的逻辑结构示意图；图3为本发明实施例一种电子中国象棋棋盘与机械臂的安装示意图；图4为本发明实施例一种电子国际象棋棋盘与机械臂的安装示意图；图5为本发明实施例一种电子围棋棋盘与机械臂的安装示意图；图6为本发明实施例一种电子棋盘与机械臂建立通信连接的流程图；图7为本发明实施例一种电子棋盘对弈系统示意具体实施例方式本发明实施例提供一种可自动行棋的电子棋盘装置，使得在使用电子棋盘进行 对弈活动时，棋手只需要完成自己的行棋，无须代替对方在电子棋盘上行棋，这样可以 使棋手获得更加真实的下棋体验。如图1所示，所述电子棋盘装置，包括电子棋盘，所述电子棋盘装置还包括行 棋装置，所述行棋装置与所述电子棋盘通信连接；其中，电子棋盘，用于获取行棋命令，根据所述行棋命令向所述行棋装置发送相应的 行棋控制指令；行棋装置，用于接收所述电子棋盘发送的行棋控制指令，并根据所述行棋控制 指令完成行棋过程。在电子棋盘外部配备一个行棋装置，在对弈过程中，由该行棋装置代替对方在 电子棋盘上完成行棋。电子棋盘通过通信接口与行棋装置连接，并使用该通信接口向行 棋装置提供数据和命令，由行棋装置在电子棋盘上执行行棋。行棋装置与电子棋盘通过 一个通信接口连接。通信接口可采用有线方式的直连接口，例如串行接口、并行接口、 USB接口或其他特定物理接口，也可以采用无线连接接口，例如红外线接口和无线电接 口。当采用有线方式的直连接口时，行棋装置与电子棋盘通过物理连接线连接，例如串 行连接线、并行连接线或USB连接线，此时，电子棋盘上还设置有连接插口，且电子棋 盘和行棋装置都设置有相应的接口电路，例如RS232串口电路、USB接口电路或并行接 口电路，这些接口电路属于现有成熟技术，本发明实施例不再详细描述。
如图2所示，电子棋盘主要用于获取行棋命令，根据所述行棋命令和当前电子 棋盘上的棋子状态向所述行棋装置发送相应的行棋控制指令，具体包括行棋 命令获取单元，用于获取行棋命令；行棋控制指令发送单元，用于在所述行棋命令符合行棋规则的条件下，根据所 述行棋命令向所述行棋装置发送相应的行棋控制指令。可选地，所述电子棋盘还包括行棋检查单元，用于检测所述行棋命令获取单元 获取的行棋命令是否符合行棋规则。可选地，电子棋盘还可以包括人工智能单元，指示灯状态控制、按键状态检测 等其他辅助功能。如果电子棋盘不包括人工智能单元，则需通过接收与电子棋盘通信连 接的网络侧发送的对弈方的行棋命令，或者通过接收与电子棋盘通信连接的本地电脑通 过人工智能计算出的行棋命令等方式来获取行棋命令，此时，所述电子棋盘的行棋检查 单元也可以在与电子棋盘通信连接的网络侧或本地电脑上实现。如果电子棋盘包括人工 智能单元，即内置有高性能CPU，则通过执行人工智能软件直接计算行棋位置、向行棋 装置发送行棋命令。指示灯状态控制、按键状态检测等功能可参见申请人申请的专利 CN101332357A。所述行棋装置主要用于接收所述电子棋盘发送的行棋控制指令，并根据所述行 棋控制指令完成行棋过程，具体包括行棋控制指令接收单元，用于接收所述电子棋盘发送的行棋控制指令；行棋控制单元，用于根据所述行棋控制指令进行行棋控制。可选地，行棋装置还可以包括查询单元，用于根据所述接收的行棋控制指令查 询对应的棋子物理坐标，具体为根据预先计算和存储的每个棋位相对于行棋装置定位 原点的相对位置来查询具体行棋棋子的物理坐标。后面的实施例对“如何预先计算和存 储每个棋位相对于行棋装置定位原点的相对位置”等内容进行了详细描述。可选地，行棋装置还可以包括行棋反馈单元，用于完成行棋后，向所述电子棋 盘发送行棋完成反馈消息。行棋装置每次完成行棋后，可以向电子棋盘发送一个行棋完成消息，以便电子 棋盘判断行棋装置的控制是否出现故障，例如，电子棋盘收到行棋装置发送来的行棋完 成消息，但是电子棋盘检测当前棋子状态发现并未真正完成行棋，此时则说明行棋装置 的控制出现了故障或偏差，电子棋盘可以产生告警信息，比如发出告警声音等，以便棋 手及时作出处理，比如复位机械臂或取走机械臂。行棋装置可以具有不同的物理形态，机械臂是其中的一种形态，本领域的技术 人员完全可以采用能够完成接收行棋控制指令和进行行棋控制的其他行棋装置来实现。下面对行棋装置的一种形态_机械臂的物理结构进行详细描述，一种具有多自 由度的机械臂，能够完成类似人类手臂的各种动作，它通常不具备人工智能和感官系 统，例如视觉系统、听觉系统和触觉系统，因此机械臂的实现简单，成本低廉，适合商 业应用。机械臂的主要功能，是根据电子棋盘的命令在电子棋盘上完成行棋，即执行放 入棋子、取走棋子和移动棋子等动作。为了使产品具有更好用户体验，也可以将机械臂 设计成类似机器人的外观和形状。另外，机械臂也可以被机器人取代，此时，机器人不 需要执行行棋计算和人工智能，也可以不设置视觉系统和位置检测系统——即它是一个功能简化的机器人。机械臂一般由电源、控制系统、驱动系统、机械结构和棋子抓取装置等组成， 其中控制系统就是机械臂的控制电路系统，它通常由各种传感器、信号处理电路、中 央处理单元CPU和存储单元RAM等组成，控制系统通过传感器和外部接口收集各种信 号和命令，CPU执行各种控制计算，最终将控制命令输出到驱动系统，由驱动系统驱动 机械结构完成指定的动作，例如将位于机械臂末端的棋子抓取装置移动到指定坐标位置 处；驱动系统，通常由一些微型动力设备组成，例如微型电机以及相应的减速机构，它 们为机械臂的各种动作提供动力和方向控制；机械结构，是机械臂的结构部件，包括底 座、立柱、臂杆等，也包括连接这些部件的中间部件，例如螺钉和螺拴；棋子抓取装置 是机械臂的一个关键部件，它用于在电子棋盘上完成棋子的抓取、放置和移动等操作， 因此通常被安装在机械臂的末端。例如，在棋子中嵌入磁性材料或铁片，在机械臂末端 安装一个自由垂直的圆柱体，圆柱体中设置一个电磁线圈，当机械臂末端的圆柱体到达 指定棋子位置后，控制电磁线圈通电，使电磁线圈产生磁力而将棋子吸附，然后可以移 动棋子，当棋子被移动到指定棋位处后，再控制电磁线圈断电，由于电磁线圈不再产生 磁力而使棋子自动放置在指定棋位处，从而完成棋子的抓取、移动和放置。机械臂控制棋子抓取装置移动时，必须先准确计算起点位置和终点位置的坐 标，甚至要求计算出移动的轨迹，这样，机械臂的控制系统才能根据起点位置和终点位 置的坐标，计算出控制驱动系统的控制命令和数据，例如控制各电机转动的方向和圈 数。下面对电子棋盘和行棋装置(以机械臂为例)的定位安装等进行相关说明。 图3描述了电子中国象棋棋盘与机械臂的安装位置，图4描述了电子国际象棋棋 盘与机械臂的安装位置，图5描述了电子围棋棋盘与机械臂的安装位置。机械臂可以安 装在电子棋盘的X轴所在一侧，本发明实施例称之为B(Bottom)侧，也可以安装在另一 侧，本发明实施例称之为T(Top)侧，甚至还可以安装在其他两侧，本发明实施例仅以B 侧和T侧为例进行描述。机械臂要控制棋子抓取装置的运动轨迹，它必须设置有自己的坐标系统，例如 图3中的“x-y”坐标系统，而该坐标系统的原点，本发明实施例称之为机械臂的定位原 点。本发明实施例假定机械臂的定位原点位于机械臂底座的中心点处，而实际产品中， 定位原点的位置与机械臂的产品设计相关。如图3、4和5所示，安装机械臂时，要求机 械臂的定位原点与电子棋盘的轴对称线对齐。为实现各种行棋计算，电子棋盘都设置有 坐标系统，坐标系统的设置请参见本申请人的其他专利申请CN101332357A和专利申请 200810216691.3的描述，这些坐标系统是电子棋盘为了计算行棋位置而设置的虚拟坐标 系统，在电子棋盘盘面上并没有绘制出这样的坐标系统。电子棋盘盘面上，每相邻4个 棋位所组成的方格的宽度为“棋格宽度”；在B侧和T侧，最外边的棋位到棋盘边缘的 距离为“棋盘边距”。为了使机械臂的安装位置与电子棋盘的轴对称线对齐，在电子棋盘和机械臂的 底座上需要设置用于安装的定位孔，或者采取其他方式实现定位，例如，一种简单方便 的安装定位方法，就是在棋盘边缘和机械臂底座的边缘的固定位置处设置磁性材料，如 图3所示，这样当需要使用机械臂时，只要将机械臂的底座靠近电子棋盘B侧或T侧的中心位置处的棋盘边缘，磁性材料将吸附在一起，自动完成安装和定位，而不再使用机械 臂时，只要用力拉开机械臂即可将机械臂从电子棋盘处分离。 如图6所示，电子棋盘与机械臂除了必须完成物理连接外，两者还必须完成通 信连接。电子棋盘上电启动后，周期地向通信接口发送连接请求消息，直至收到连接响 应消息。而机械臂每次收到连接请求消息后，立即应答一条连接响应消息。这样，一旦 机械臂接入电子棋盘，很快便收到连接请求消息，而应答连接响应消息后，双方就建立 了通信连接关系。当然，电子棋盘与机械臂之间还可以采用其他方法来建立通信连接， 例如，由机械臂周期地发送连接请求消息，而由电子棋盘应答连接响应消息。下面对如何预先计算和存储每个棋位相对于行棋装置(以机械臂为例)定位原点 的相对位置进行相关说明。机械臂要在电子棋盘上完成行棋，必须准确计算出每个棋位相对于机械臂定位 原点的相对位置，并存储这些相对位置信息。即需要计算出每个棋位在机械臂“x-y” 坐标系统中的坐标，并存储这些坐标，这样，机械臂才能准确控制棋子抓取装置的移动 行程和位置。一种可行的方法是，在机械臂安装完成并完成与电子棋盘的通信连接后，电子 棋盘向机械臂提供关键数据，由机械臂计算并在内存中存储每个棋位相对于定位原点的 位置坐标。注对于不同的机械臂，它们的安装底座可能具有不同的尺寸，而且它们的 定位原点也可能不同，因此，最佳地是由机械臂根据自身的尺寸和定位原点的位置，来 计算电子棋盘上各棋位相对于定位原点的位置坐标。其具体过程如下电子棋盘与机械臂建立通信连接后，电子棋盘立即向机械臂 发送一条数据指示消息，消息中携带以下参数
权利要求
1.一种电子棋盘装置，包括电子棋盘，其特征在于，所述电子棋盘装置还包括行棋 装置，所述行棋装置与所述电子棋盘通信连接；其中，电子棋盘，用于获取行棋命令，根据所述行棋命令向所述行棋装置发送相应的行棋 控制指令；行棋装置，用于接收所述电子棋盘发送的行棋控制指令，并根据所述行棋控制指令 完成行棋过程。
2.根据权利要求1所述的电子棋盘装置，其特征在于，所述电子棋盘具体包括 行棋命令获取单元，用于获取行棋命令；行棋控制指令发送单元，用于在所述行棋命令符合行棋规则的条件下，根据所述行 棋命令向所述行棋装置发送相应的行棋控制指令； 所述行棋装置具体包括行棋控制指令接收单元，用于接收所述电子棋盘发送的行棋控制指令； 行棋控制单元，用于根据所述行棋控制指令进行行棋控制。
3.根据权利要求2所述的电子棋盘装置，其特征在于，所述电子棋盘还包括行棋检查单元，用于检测所述行棋命令是否符合行棋规则和检测所述行棋命令是否 存在“吃子”行为。
4.根据权利要求2所述的电子棋盘装置，其特征在于，所述电子棋盘还包括人工智能单元，用于计算行棋位置，发送相应的行棋命令给所述行棋命令获取单元。
5.根据权利要求2所述的电子棋盘装置，其特征在于，所述行棋装置还包括 查询单元，用于根据所述接收的行棋控制指令查询对应的棋子物理坐标； 所述行棋控制单元用于根据所述行棋控制指令以及所述物理坐标进行行棋控制。
6.根据权利要求2所述的电子棋盘装置，其特征在于，所述行棋装置还包括 行棋反馈单元，用于完成行棋后，向所述电子棋盘发送行棋完成反馈消息；所述电子棋盘在接收到所述行棋完成反馈消息后，根据当前棋盘上的棋子状态确认 是否真正完成行棋过程。
7.根据权利要求1或2所述的电子棋盘装置，其特征在于，所述电子棋盘获取行棋命 令具体为获取与电子棋盘通信连接的网络侧发送的行棋命令；或获取与电子棋盘通信连接的本地电脑通过人工智能计算出的行棋命令；或获取电子棋盘通过人工智能计算出的行棋命令。
8.根据权利要求1-6任一项所述的电子棋盘装置，其特征在于，所述行棋装置为一个 或多个机械臂。
9.一种自动行棋方法，其特征在于，所述方法运用于电子棋盘以及与所述电子棋盘 通信连接的行棋装置中，其中，所述方法包括电子棋盘获取行棋命令，根据所述行棋命令向所述行棋装置发送相应的行棋控制指令；行棋装置接收所述电子棋盘发送的行棋控制指令，并根据所述行棋控制指令完成行 棋过程。
10.根据权利要求9所述的自动行棋方法，其特征在于，所述方法具体包括电子棋盘获取行棋命令，检测所述行棋命令是否符合行棋规则；在所述行棋命令符合行棋规则的条件下，根据所述行棋命令向所述行棋装置发送相 应的行棋控制指令；行棋装置接收所述电子棋盘发送的行棋控制指令；并根据所述行棋控制指令进行行 棋控制。
11.根据权利要求9所述的自动行棋方法，其特征在于，所述电子棋盘获取行棋命令 的步骤具体为获取与电子棋盘通信连接的网络侧发送的行棋命令；或获取与电子棋盘通信连接的本地电脑通过人工智能计算出的行棋命令；或电子棋盘通过自行计算行棋位置来获取行棋命令。
12.根据权利要求9所述的自动行棋方法，其特征在于，所述方法还包括在电子棋盘与行棋装置建立通信连接后，电子棋盘立即向行棋装置发送一条数据指 示消息，所述数据指示消息携带关键参数；行棋装置接收所述数据指示消息并获得关键参数，并根据其定位原点的设置以及所 述关键参数计算和存储电子棋盘盘面上每个棋位相对于定位原点的坐标。
13.根据权利要求12所述的自动行棋方法，其特征在于，所述行棋装置接收行棋控制 指令并进行行棋控制的步骤具体包括行棋装置根据所述接收的行棋控制指令以及所述存储的每个棋位相对于定位原点的 坐标来查询对应的棋子物理坐标，并根据所述行棋控制指令以及所述物理坐标进行行棋 控制。
14.根据权利要求12所述的自动行棋方法，其特征在于，所述方法具体包括电子棋盘获取行棋命令，检测所述行棋命令是否符合行棋规则；如果不符合规则，则反馈出错信息；如果符合规则，则根据所述行棋命令和当前电子棋盘上的棋子状态进 一步判断是否有被吃棋子；如果有，则在行棋控制指令中指示本次行棋信息和被吃棋子 信息；如果没有，则在行棋控制指令中指示行棋信息；行棋装置收到行棋控制指令后，根据行棋信息以及所述存储的每个棋位相对于定位 原点的坐标来查询相关棋位的物理坐标，并根据所述行棋控制指令以及所述物理坐标进 行行棋控制。
15.根据权利要求9所述的自动行棋方法，其特征在于，所述方法还包括行棋装置 完成行棋后，向所述电子棋盘发送行棋完成反馈消息；所述电子棋盘接收到所述行棋完成反馈消息后，根据当前棋盘上的棋子状态确认是 否真正完成行棋过程。
全文摘要
本发明公开了一种电子棋盘装置及自动行棋方法，所述电子棋盘装置包括电子棋盘和行棋装置，所述行棋装置与所述电子棋盘通信连接；其中，电子棋盘，用于获取行棋命令，根据所述行棋命令向所述行棋装置发送相应的行棋控制指令；行棋装置，用于接收所述电子棋盘发送的行棋控制指令，并根据所述行棋控制指令完成行棋过程。采用本发明设计的电子棋盘装置及自动行棋方法进行人机对弈或网络对弈时，由行棋装置代替对方在棋盘上完成行棋，而不再由本地棋手代替对方完成行棋，这样可以极大地提高棋手的真实下棋体验。
文档编号A63F3/02GK102008816SQ20091018988
公开日2011年4月13日 申请日期2009年9月7日 优先权日2009年9月7日
发明者周四红 申请人:周四红