围棋选子机构及其应用的自动理子装置的制作方法

本发明涉及一种围棋选子机构及其应用的自动理子装置，特别是指一种可从散乱的棋子中取子并按照统一朝向整理装入棋桶的机构。

背景技术：

围棋机器人对于围棋的推广和教学具有重要意义，能够与对弈者在真实的物理棋盘上落子，通过机器人手臂结合计算机软件实现与人之间的对弈，大大提升对弈者的沉浸感，从而增强游戏的趣味性。

为满足围棋机器人的动作要求，需要预先将围棋子按照一定朝向顺序(平面朝下、凸面朝上)的要求装入桶状器皿中。装满棋子的棋桶可与围棋机器人的上子机构配合，分隔出单颗棋子并放入机器人的取子位。

由于围棋棋子量大，一般都是由与其对弈的棋手人工整理棋子并装入棋桶中，或者采用专人负责棋子整理，这种方式工作量巨大，容易影响棋手的思路，不利于围棋机器人的推广，因此，亟需一种能够从散乱放置的棋子中进行取子并定向整理装入棋桶中的技术方案。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：针对围棋机器人需要人工整理棋子存在的工作量大的缺陷，提供一种围棋选子机构及其应用的自动理子装置，实现围棋棋子的自动选子和装桶整理。

本发明采用如下技术方案实现：

一种围棋选子机构，包括用于盛装无序棋子的棋子斗102以及从棋子斗中选取既定方向棋子的选子板101；

所述棋子斗102内具有一斜面，所述选子板101紧贴该斜面滑动安装在棋子斗内，并与一往复驱动部件连接，选子板的滑动方向为沿斜面上下滑动；

所述选子板101的顶边朝侧边倾斜设置，并且该顶边与贴于棋子斗斜面的无序棋子侧面抵接，所述选子板101顶边的低端与棋子斗侧壁上开设的出子口107滑动对接，在高于选子开口1013的选子板顶边上设有回子槽1012，所述回子槽1012的长度超过棋子直径，并且回子槽所在的顶边厚度不超过棋子弧形凸面的高度。

进一步的，所述选子板101的顶边设置选槽1011，所述选槽1011的宽度在1-2个棋子厚度之间，选槽低端的开口与出子口107滑动对接。

进一步的，所述回子槽1012为设置在选槽侧边上的缺口斜槽，斜槽朝下倾斜设置。

在本发明的选子机构中，所述往复驱动部件包括选子电机103和曲柄滑块组件，所述曲柄滑块组件的曲柄104与选子电机103的输出轴连接，曲柄104另一端与滑块105铰接，滑块105与选子板101连接。

进一步的，所述选子板101的背面设置横向的滑槽106，所述滑块105滑动安装在滑槽106中，形成正旋机构。

本发明还公开了一种围棋机器人自动理子装置，包括选子组件1、送子组件2和装桶组件3；

其中，所述选子组件1采用权利要求1-5中所述的选子机构；

所述送子组件2包括与选子组件的出子口107对接的轨道，

所述装桶组件3包括若干与送子组件的轨道转位对接的棋桶302。

进一步的，所述送子组件2的轨道包括倾斜导轨201、翻斗卡槽202和滑台203；

所述倾斜导轨201的高端与出子口107对接，接收选子组件选取的既定方向的竖直棋子；

所述滑台203的低端和棋桶302对接，向棋桶内输送既定方向的水平棋子；

所述翻斗卡槽202与倾斜导轨201的低端和滑台203的高端翻转对接，所述翻斗卡槽202与节拍控制电机204的输出轴连接，并将倾斜导轨201内的竖直棋子翻转成水平后输送至滑台203。

进一步的，所述翻斗卡槽202的上方固定设有挡板205，防止棋子在翻斗卡槽的翻转过程中从卡槽甩出。

进一步的，所述装桶组件3的所有棋桶302均布在一转台301的同一圆周上，棋桶开口朝上竖向设置，所述转台301安装在驱动支架303上，并与驱动支架上的旋转驱动部件连接，驱动转台上的棋桶开口依次与送子组件的轨道对接。

进一步的，为防止棋子在落入棋桶的过程中发生方向变化，所述装桶组件3还包括一顶杆305，所述顶杆305与顶杆升降电机306连接，并通过棋桶302底面设置的底孔3021竖直伸入棋桶内，所述顶杆305的直径小于棋子直径，从送子组件的滑台滑落的棋子直接堆叠在顶杆顶端，顶杆随着棋子的堆叠逐渐下降至退出棋桶，最终将堆叠棋子放置于棋桶底面。

本发明作为围棋机器人的选子机构，初始状态将散乱的棋子放入棋子斗内，选子板在直流选子电机驱动下将方向一致(即棋子底部平面贴于斗内斜面)的棋子逐个选出，结合理子装置的送子组件和装桶组件，将统一方向的棋子送进倾斜导轨，在倾斜导轨的末端为步进电机驱动的翻转卡槽，将每个进入卡槽的竖向棋子翻转成水平后平稳的放入滑台，卡槽的侧面为一个扇形的挡板防止卡槽送子时棋子甩出。滑台的末端连接转台上的棋桶，棋桶均布在转台上，棋桶内设一可升降的顶杆，顶杆随棋子落入而逐渐下降，直到装满棋桶，消除棋子直接掉落棋桶的高度，避免棋子在装桶过程中发生方向变化，转台的驱动电机驱动一个节拍(棋桶之间的角度)使棋桶自动切换到下一个棋桶，依次完成所有棋筒的装桶循环。

本发明具有如下有益效果：

(1)选子机构的机械结构新颖，选子过程合理、可靠，并且整体成本低，容易实现；

(2)在选子机构的基础上，连续的送子组件和装桶组件有效解决棋子连续整理装桶问题，只需要人工将棋子投入棋子斗中，不需要人工进行方向选取和装桶工作，控制简单，有利于棋手集中精力进行对弈，不需要设置专人进行棋子整理，有利于提高围棋机器人的推广应用。

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为实施例一中的选子机构的示意图一。

图2为实施例一中的选子机构的示意图二。

图3为实施例一种的选子板对既定方向的棋子选子示意图。

图4为实施例一种的选子板对非既定方向的棋子选子示意图。

图5为实施例二中的理子装置整体示意图。

图6-1为实施例二中的送子组件示意图。

图6-2为实施例二中的翻斗卡槽示意图。

图7为实施例二中的棋桶示意图。

图8为实施例二中的装桶组件示意图。

图中标号：

1-选子组件，101-选子板，1011-选槽，1012-回子槽，1013-选子开口，102-棋子斗，103-选子电机，104-曲柄，105-滑块，106-滑槽，107-出子口；

2-送子组件，201-倾斜导轨，202-翻斗卡槽，203-滑台，204-节拍控制电机，205-挡板；

3-装桶组件，301-转台，302-棋桶，3021-底孔，3022-推棋口，3023-出棋口，3024-法兰台，303-驱动支架，304-定位螺钉，305-顶杆，306-顶杆升降电机；

4-棋子。

具体实施方式

实施例一

参见图1至图4，图示中的围棋棋子选子机构为本发明的优选实施方式，具体包括选子板101、棋子斗102、选子电机103、曲柄104、滑块105等部件，其中棋子斗102用于盛装无序棋子，而选子板101则用于从棋子斗中对既定方向的棋子进行选取，棋子斗102内具有一斜面，选子板101紧贴该斜面滑动安装在棋子斗内，并与一往复驱动部件连接，选子板的滑动方向为沿斜面上下滑动，完成无序棋子在既定方向的统一。本实施例中所指的“既定方向的棋子”是指棋子的底部平面朝下贴于棋子斗内斜面的棋子。

选子板101的顶边厚度应当至少超过棋子顶部圆弧面的高度，优选大于棋子的整体厚度，在顶边与贴于棋子斗斜面的无序棋子侧面抵接时，选子板101能够将贴于斜面的任意棋子均沿斜面向上提升进行后续遴选，选子板101的低端与棋子斗侧壁上开设的出子口107滑动对接，并在高于选子开口1013的选子板顶边上设有回子槽1012。

具体参见图3和图4，本实施例在选子板101的顶边设置选槽1011，保护棋子能够稳定可靠地在选槽内沿选子板的顶边滚动，选槽1011的宽度在1-2个棋子厚度之间，保证棋子的正常滚动，并且避免两个棋子在选槽内重叠卡滞，选槽低端的开口与出子口107滑动对接。

选子的具体过程如下：由于选子板的顶边朝侧边倾斜设置，因此被选子板101顶升的棋子会沿选子板顶边向侧面滚动，在高于选子板低端的位置设置的回子槽1012所在的顶边厚度不超过棋子顶部弧形凸面的高度，并且最小应当具备一定厚度，在棋子滚动经过回子槽1012时，如图3所示，既定方向的棋子底部为平面并紧贴棋子斗斜面，选子板顶边的整个区域均能够对棋子侧面形成有效支撑，该方向的棋子可以正常滚动通过回子槽所在的顶边区段，最终从选槽端面的开口从出子口107选出；如图4所示，而不同于既定方向的棋子则是顶部的圆弧凸面紧贴棋子斗斜面，在经过回子槽所在的顶边区段时，由于回子槽1012所在的顶边厚度小于棋子顶部的圆弧凸面高度，棋子侧面与回子槽处的顶边之间失去稳定的抵接平面，该棋子会沿着回子槽1012设置在选槽侧边上的缺口斜槽向下掉落，并沿着选子板重新回落至棋子斗内，回子槽1012的长度超过棋子直径，保证回落的棋子能够完整滑落。这样就能够通过回子槽选出全部为既定方向的棋子。

在选子的过程中，选子板101两侧边安装在棋子斗内设置的导轨内，选子板101沿棋子斗斜面上下滑移，会对棋子斗内的无序棋子进行扰动，连续调整棋子斗内非既定方向的棋子调整方向。

具体如图2所示，本实施例中的选子板101的往复驱动部件包括选子电机103和曲柄滑块组件，曲柄滑块组件的曲柄104与选子电机103的输出轴连接刚性连接，驱动曲柄104做旋转运动，滑块105与曲柄104连接，并且滑动嵌装在选子板101的背面横置的滑槽106，曲柄104带动滑块转动的同时，滑块105在滑槽106内来回滑移，带动选子板上下往复运动，滑块105可采用滑轮的模式，与滑槽内部之间滚动接触，降低滑动磨损。

在实际应用中，还可采用曲柄连杆滑块组件，通过曲柄连接连杆，连杆和选子板铰接，将选子板作为滑块，实现选子板的往复滑动。

本实施例中的棋子斗102可根据工艺需求设计为圆形、方形、多边形等不同形状。

实施例二

如图5所示，本实施例在实施例一的基础上公开了一种围棋机器人自动理子装置，具体包括选子组件1、送子组件2和装桶组件3，其中选子组件1采用实施例一中的选子机构，将既定方向的棋子选取出来后，输送到送子组件2中与出子口对接的轨道上，送子组件2将选出的统一方向的棋子通过轨道输送至装桶组件3中的棋桶中，完成装桶。

选子组件的具体结构参见实施例一，本实施例在此不做重述。

具体结合参见图6-1，送子组件2的轨道包括倾斜导轨201、翻斗卡槽202和滑台203，其中，倾斜导轨201的高端与出子口107对接，接收选子组件选取的既定方向的竖直棋子4，倾斜导轨201的宽度略大于棋子4的厚度，保证棋子4能够在倾斜导轨内竖直滚动，从棋子斗出子口选取出来的既定方向的棋子竖直滚入倾斜轨道中，并向低端的翻斗卡槽202滚动。

倾斜导轨201用于竖直棋子的滚动，滑台203用于水平棋子的滑动，翻斗卡槽202与倾斜导轨201的低端和滑台203的高端翻转对接，并将倾斜导轨201内的竖直棋子翻转成水平后输送至滑台203。翻斗卡槽202采用相同的截面结构与倾斜导轨201对接，翻斗卡槽202的结构如附图6-2所示，翻斗卡槽的长度仅为一个棋子的直径大小，每次只能滚入一颗竖直棋子，翻斗卡槽202与节拍控制电机204的输出轴连接，在棋子进入翻斗卡槽202后，节拍控制电机204驱动翻斗卡槽转动90°，此时翻转后的翻斗卡槽侧面设置的扇形板转动至挡住倾斜导轨的出口，，可以在翻转时阻挡倾斜导轨201上的棋子下落，会限制倾斜导轨后方的棋子继续向前滚动，同时翻斗卡槽内的棋子随之翻转并从槽口水平滑出至翻转对接的滑台203的高端，滑台203的低端和棋桶302对接，经过翻转卡槽转向后的水平棋子在滑台的倾斜滑道内输送到装桶组件的棋桶中。

为了防止翻斗卡槽202在翻转过程中产生的离心力将棋子甩出，在翻斗卡槽202的上方固定设有挡板205，挡板205采用弧形板，沿翻斗卡槽的翻转方向设置。

结合参见图7，本实施例中的棋桶302为桶状部件，一端开口，从开口处向棋桶内按顺序填装棋子，所有棋子的底部平面朝下竖直叠放，在棋桶302的底部设有推出棋子的通道，从该通道将最底端的棋子推出，上部的棋子在重力作用下自动下移，实现棋子的自动上子。棋桶302的内径略大于棋子直径，便于棋子能够在棋桶内自由滑移，但是棋桶的直径应避免棋子在叠装过程中发生垮塌，本实施例中的棋桶302的深度能够容纳15-22颗棋子叠装。

本实施例在棋桶302的桶身侧面上还开有一条小于棋子半径的竖直缝，可通过该竖直缝实时观察桶内棋子数量及填装情况。

结合参见图8，装桶组件3用于将送子组件输送的棋子逐个装满到棋桶302中，所有棋桶302均布在一转台301的同一圆周上，棋桶开口朝上竖向设置，转台301安装在驱动支架303上，并与驱动支架上的旋转驱动部件连接，驱动转台上的棋桶开口依次与送子组件的轨道对接。

转台301的同一圆周上等角度布置有若干棋桶孔，棋桶302开口朝上固定安装在棋桶孔中，棋桶孔及棋桶的数量根据棋盘的棋子数量及对弈模式进行调整，最少应当不低于两个，保证一个用于机器人手臂取子，另一个可以进行棋子装桶。棋桶302的外径等于棋桶孔的直径，在棋桶302的上部设有突出的法兰台3024，法兰台3024设有一侧切边，在棋桶孔的周边设有一与法兰台截面相同的凹槽，法兰台3024嵌装在棋桶孔周边的同截面凹槽中，实现棋桶的轴向定位和周向安装固定，同时在棋桶孔侧边设置定位螺钉304，将法兰台3024压紧在转台上，实现棋桶的轴向安装固定，本实施例中的定位螺钉304采用半圆形定位螺钉，通过螺钉和半圆形的压紧垫片实现棋桶的轴向固定，更换棋桶时，只需要通过螺钉将半圆形压紧垫片松开，并转到一侧，即可将棋桶从棋桶孔中抽出，便于棋桶的快速更换。

转台的旋转驱动部件可采用转台步进电机和齿轮传动系统实现，转台301与一中心轴同轴设置，转台301可与中心轴固定连接，中心轴通过轴承固定安装在轴承座上，将转台301或中心轴通过齿轮传动系统与转台步进电机连接，驱动转台和中心轴一同转动；也可将转台301与中心轴之间通过轴承连接，中心轴固定不动，转台301通过齿轮传动系统与转台步进电机连接，驱动转台单独绕中心轴轴线转动。

本实施例中的转台步进电机通过传动齿轮驱动转台上的棋桶转动，转台每次转动的角度可精确控制，转动角度根据若干棋桶分割转台的角度来决定，实现所有棋桶均能够精确转动至与送子组件对接，关于电机控制定角度转动的控制技术为常规电机控制技术，本领域技术人员可根据本实施例的具体应用进行选取涉及，本实施例在此不做赘述。

进一步的，为防止棋子在落入棋桶的过程中发生方向变化，装桶组件3还包括一顶杆305，顶杆305与顶杆升降电机306连接，并通过棋桶302底面设置的底孔3021竖直伸入棋桶内，底孔3021的直径约为2/3棋子直径，在装子时，可供略小于其直径的顶杆305出入，顶杆305用于减少棋子装入棋桶底部的距离，以防止装子时棋子直接落入棋桶底部的过程发生朝向变化，叠放的棋子均由顶杆顶端撑住，顶杆305可与顶杆升降电机306连接，棋桶通过位置传感器感应棋子数量及位置，在按照棋子平面朝下、凸面朝上的顺序装入一颗棋子后，顶杆随之下降一颗棋子的高度，最终填满棋子后，顶杆从底部开口退出棋桶，所有棋子叠装在棋桶内。

顶杆305截面可以设置为圆形，也可以是方形。

如图7所示，在上子时，推子组件从推棋口将棋桶最底部的一颗棋子从出棋口推出。

如上，便可以较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求保护的范围所涵盖。