专利名称：普及型棋牌及益智游戏用机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机电控制及机器人领域，尤其涉及一种普及型棋牌及益智游戏用机器人。
背景技术：
各种计算机电子棋牌及益智游戏，不但使用方便，又可以开发智力，怡情养生，因此深受大众喜爱。但计算机存在辐射危害健康、长时间看屏幕有害视力等缺点，越来越引发人们的担忧。一些公司及研发人员，已尝试将机器人应用于棋牌类游戏，这样一来，人们就无需近距离接近计算机及屏幕，有效解决了计算机危害健康的问题。但客观现状是，这种机器人的使用一直没能得到普及，不能进入普通家庭，究其原因，主要是现有的技术存在以下不足1、现有的棋牌及益智游戏用机器人的本体，仍采用的是通用型的工业机器人，价格极其昂贵，一般在几十万人民币以上，如专利申请号02112261. X公开了一种象棋大师机器人，选用的是SCARA通用机器人。2、棋盘识别系统的作用是，实现机器人控制系统感知棋子的位置，判断棋子的种类，从而保证机器人思维下一步的棋路走法。现有的棋盘识别系统，存在价格高、使用不便的不足，如上述专利申请号02112261. X，该专利采用了棋盘内设置90个光电感应器的复杂结构，导致成本大幅增加；又如专利申请号03116603. 2，该专利采用了在棋盘上空1米处设支架，设置若干光源，通过摄像机收集图像数据，发送给计算机进行数据识别处理，该方式结构复杂，使用不便。3、棋牌及益智游戏的种类繁多，如中国象棋、国际象棋、围棋、华容道、数学计算练习、英语单词练习等，现实是缺少一种机器人的技术系统，有效的融合各种棋牌及益智游戏，导致棋牌及益智游戏用机器人的通用性低，也进一步阻碍了这种机器人的普及。综上所述，针对现有技术的不足和缺陷，市场急需一种产品，即可以融合各种棋牌及益智游戏，又可使人们不接近计算机及屏幕，就能达到与计算机对弈、学习，寓教于乐的效果，最主要的是价格要让普通家庭能够接受。
发明内容本实用新型提供了一种普及型棋牌及益智游戏用机器人，它在具有电子棋牌及益智游戏功能的基础上，采用了专用化设计的机器人，大幅降低现有机器人产品的成本，同时也提供了将各种棋牌及益智游戏有效融合的技术解决方案，提高产品的应用范围。为达成上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种普及型棋牌及益智游戏用机器人，包括驱动系统、控制系统，其特征在于还包括棋盘(1)、行棋用键盘O)、棋子 (20)、手爪、专用棋子盒(3)、计算机之一种或多种的组合，其中所述驱动系统中，实现手爪左右移动及前后移动的传动机构，都采用齿形同步带传动，并在这两个移动方向上各配置一个光电感应器(13)，以检测及补正移动位置。马达箱(11)前后移动的定位及导向方式是，一侧为导向轴(10)，另一侧为机座 (5)的五金板插入马达箱(11)的勾部。手爪由圆管式电磁铁(14)同吸盘式电磁铁(16)连接构成，实现棋子的上下移动。圆管式电磁铁实现对吸盘式电磁铁的推拉动作，吸盘式电磁铁实现对棋子的磁力吸附。棋盘可选用现在市场上已有的带棋盘识别系统的棋盘，但在需要降低成本或是相对简单的游戏的情况下，可配置行棋用键盘(1)，键盘上印有行棋指令文字，内容包括大小写阿拉伯数字、英文字母、棋子种类(如“车” “马”)、行棋方向(如“进” “退”)等，可根据游戏种类，选择印上述内容的一种或几种的组合。行棋者通过键盘输入(如象棋的“车一进五”)，控制自己的行棋，同时实现机器人感知棋子的位置及种类，也可通过键盘输入，结合控制系统的语音提示系统，进行数学计算、英语单词拼写等的练习。控制系统包括游戏运行软件、马达控制、光电感应器控制、电磁铁控制等，也可选配语音提示功能控制，可以将控制系统全部配置在机器人内部，也可将部分控制系统以软件形式安装在计算机内，并用数据线将机器人同计算机连接使用，从而进一步降低机器人价格，并实现更多的网络功能，如可以联网进行网络游戏等。控制系统设置棋盘尺寸补正的的软件程序，对于不同棋类或不同尺寸的棋盘，通过实际测量新棋盘的长宽尺寸，并将尺寸数据输入机器人，控制系统可进行自动补正，从而实现棋盘更换的简易性，棋盘可以采用廉价的塑料棋盘、纸棋盘、自制棋盘、打印棋盘等。控制系统也设置自动定点的软件程序，即当控制系统确定棋盘种类及尺寸后，自动计算棋盘的交叉点或格子的数量，及全部交叉点或格子的理论位置，例如中国象棋有90个交叉点、 国际象棋有64个格子，手爪只能停止在这些被定点的位置上，从而提高棋子的定位精度及定位速度。为实现电磁铁的吸附，棋子的制造方法采用如下方法之一棋子采用纯铁、低碳钢或硅钢片的板材，冲压加工而成，形状为薄圆片或薄方块，文字直接冲压成形；或采用将纯铁、低碳钢或硅钢片材料镶入棋子本体的结构，棋子本体采用木材或塑料；或采用软磁橡胶材料注塑成形。机器人配置有阿拉伯数字、英文字母、各种标示及图案的棋子，通过机器人手爪的移动，将棋子有序的放置在游戏盘上的相应位置，结合键盘输入及语音提示功能，进行学习及游戏。对于需增加放置棋子于棋盘上的这类棋，如围棋、五子棋等，配置可选的专用棋子盒(3)，盒内分割成若干个格子，每个格子下面放一个压缩弹簧(19)，棋子00)放在弹簧上面，弹性系数设定为棋子重量除以棋子厚度，从而保证每取走一个棋子后，下面的棋子会自动升到相同位置，实现自动化取棋子。可以卸下圆管式电磁铁(14)及吸盘式电磁铁(16)，将画笔、玩具零件、拨杆零件等工具安装在滑块(1 上，通过控制这些工具的2维平面移动，实现例如画画、打枪、棋子移动类的游戏，进一步拓宽该机器人的应用范围。本实用新型的有益效果是1、避免了计算机电子游戏危害健康的问题；2、通过采用专用化设计的机器人，大幅降低现有产品的成本，使棋牌及益智游戏用机器人，可以进入普通家庭、棋社及休闲娱乐场所；[0020]3、提供了将各种棋牌及益智游戏有效融合的技术解决方案，一棋多用，提高了产品的应用范围，为各种棋牌及益智游戏的普及、新游戏的开发提供良好的硬件基础。
图1是本实用新型的产品外观结构示意图；图2是本实用新型的驱动系统构造示意图；图3是本实用新型的马达箱定位及导向的构造剖面图；图4是本实用新型的专用棋子盒构造示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。在图1、图2、图3及图4所示，本实用新型，包括驱动系统、控制系统，还包括棋盘 (1)、行棋用键盘O)、棋子(20)、手爪、专用棋子盒(3)、计算机之一种或多种的组合，其中实现手爪前后移动的构件主要有马达(8)、同步齿形带(9)、导向轴(10)；实现手爪左右移动的构件主要有马达箱(11)、马达(12)、同步齿形带(17)、滑块(15)；并在这两个移动方向上各配置一个光电感应器(13)，棋子上下移动的传动机构由圆管式电磁铁(14)同吸盘式电磁铁(16)连接构成，外壳及机架包括机座(5)、机座上盖0)、手爪底板(7)、手爪上盖(6)。1、手爪前后移动的过程如下马达(8)接受指令后转动，带动同步齿形带(9)移动，从而带动马达箱(11)、手爪等部件前后移动。2、手爪左右移动的过程如下马达(1 接受指令后转动，带动同步齿形带(17)移动，从而带动滑块(15)、手爪
左右移动。3、棋子上移的过程如下圆管式电磁铁(14)通电，推杆下移，快接近棋子时，吸盘式电磁铁(16)通电，吸住棋子，然后圆管式电磁铁(14)断电，推杆受弹力复位上移，带动棋子上移。4、棋子上落的过程如下吸盘式电磁铁(16)断电后，棋子失去吸力，自重落下。5、行棋过程及时序如下a.游戏者通过行棋用小键盘( ，输入自己决定的棋路走法；b.控制系统接受指令后，控制手爪前后左右移动，使吸盘式电磁铁(16)移动至需移动棋子的正上方；c.上述的棋子上移的过程；d.控制手爪前后左右移动，使吸盘式电磁铁(16)移动至目标位置的正上方，吸盘式电磁铁(16)断电，棋子落下；e.在控制上面b、C、d动作同时，控制系统开始思维应对的棋路走法，上面b、C、d 动作完成后，适时开始机器人方的行棋，过程及时序同上面b、c、d动作；f.当吃子时，先控制上面b、C、d动作，将被吃的棋子移走，再控制上面b、C、d动作，将行棋方的棋子移至被吃棋子的位置； g.如选用了带棋盘识别系统的棋盘，则游戏者可以直接行棋，在游戏者行棋后，机器人可以自动感知游戏者的行棋内容，并适时开始机器人方的行棋，过程及时序同上面b、 c、d云力作。
权利要求1.一种普及型棋牌及益智游戏用机器人，包括驱动系统、控制系统，其特征在于还包括棋盘(1)、行棋用键盘O)、棋子(20)、手爪、专用棋子盒(3)、计算机之一种或多种的组合。其中所述驱动系统中，实现手爪左右移动及前后移动的传动机构，都采用齿形同步带传动，并在这两个移动方向上各配置一个光电感应器(13)。
2.如权利要求1所述的普及型棋牌及益智游戏用机器人，其特征在于，马达箱(11)前后移动的定位及导向方式是，一侧为导向轴(10)，另一侧为机座(5)的五金板插入马达箱 (11)的勾部。
3.如权利要求1所述的普及型棋牌及益智游戏用机器人，其特征在于，手爪由圆管式电磁铁(14)同吸盘式电磁铁(16)连接构成，实现棋子的上下移动。
4.如权利要求1所述的普及型棋牌及益智游戏用机器人，其特征在于，可配置行棋用键盘(1)，键盘上印有行棋指令文字。
5.如权利要求1所述的普及型棋牌及益智游戏用机器人，其特征在于，控制系统包括 游戏运行软件、马达控制、光电感应器控制、电磁铁控制等，也可选配语音提示功能控制，可以将控制系统全部配置在机器人内部，也可将部分控制系统以软件形式安装在计算机内， 并用数据线将机器人同计算机连接使用。
6.如权利要求5所述的普及型棋牌及益智游戏用机器人，其特征在于，控制系统设置棋盘尺寸补正的软件程序，通过实际测量新棋盘的长宽尺寸，控制系统可进行自动补正；另外，控制系统还设置自动定点的软件程序，即当控制系统确定棋盘种类及尺寸后，自动计算棋盘的交叉点或格子的数量，及全部交叉点或格子的理论位置。
7.如权利要求1所述的普及型棋牌及益智游戏用机器人，其特征在于，棋子的制造方法采用如下方法之一棋子采用纯铁、低碳钢或硅钢片的板材，冲压加工而成，形状为薄圆片或薄方块，文字直接冲压成形；或采用将纯铁、低碳钢或硅钢片材料镶入棋子本体的结构，棋子本体采用木材或塑料；或采用软磁橡胶材料注塑成形。
8.如权利要求1所述的普及型棋牌及益智游戏用机器人，其特征在于，配置有阿拉伯数字、英文字母、各种标示及图案的棋子。
9.如权利要求1所述的普及型棋牌及益智游戏用机器人，其特征在于，配置可选的专用棋子盒(3)，盒内分割成若干个格子，每个格子下面放一个压缩弹簧(19)，棋子00)放在弹簧上面。
10.如权利要求1所述的普及型棋牌及益智游戏用机器人，其特征在于，可以卸下圆管式电磁铁(14)及吸盘式电磁铁(16)，将画笔、玩具零件、拨杆零件等工具安装在滑块(15) 上。
专利摘要本实用新型涉及一种普及型棋牌及益智游戏用机器人，属于机电控制及机器人领域，包括驱动系统、控制系统，还包括棋盘、行棋用键盘、棋子、手爪、专用棋子盒、计算机之一种或多种的组合，其中所述驱动系统中，实现手爪左右移动及前后移动的传动机构，都采用齿形同步带传动，并在这两个移动方向上各配置一个光电感应器，手爪由圆管式电磁铁同吸盘式电磁铁连接构成。该机器人避免了计算机电子游戏危害健康的问题，并通过采用专用化设计的机器人，大幅降低现有产品的成本，使棋牌及益智游戏用机器人，可以进入普通家庭、棋社及休闲娱乐场所，并为各种棋牌及益智游戏的普及、新游戏的开发提供良好的硬件基础。
文档编号A63F3/02GK202155028SQ20112023897
公开日2012年3月7日 申请日期2011年7月7日 优先权日2011年7月7日
发明者李锐 申请人:李锐