人机棋艺博弈系统及博弈一体机的制作方法

本发明属于机器人科技娱乐技术领域，具体涉及一种人机棋艺博弈系统及人机棋艺博弈一体机设备。

背景技术：

自德国政府提出“工业4.0”战略，并在2013年4月的汉诺威工业博览会上正式推出后，“智能化”、“自动化”开始越发变得流行与顺势而为。机器人产业如雨后春笋，遍地开花无处不在。智能化方向的人才短缺日益明显，智能化的知识普及也成为培养新型人才的必要环节。针对青年群体没有去智能现场参观学习的机会，也没达到参加高等教育接触到当代智能产品代表的年龄，在这种大背景下，一款针对此类儿童群体的启蒙、智能知识普及、娱乐教育类型的设备变得至关重要。

“棋”是一种文娱用品，目前公众熟知的棋类游戏有围棋、象棋、军旗、五子棋等，下棋时双方按照规则摆放或移动棋子来比输赢，在双方对弈过程中不紧丰富文化生活，陶冶情操，更有助于开发智力，启迪思维，锻炼辩证分析能力和培养顽强的意志。在工业智能化的大背景下，已经有下棋机器人问世，比如专利号为201210419264.1的专利中公开了“一种下棋机器人”，其主要是通过控制机器人操作，并配置一些棋子上下料机构来实现机器人与人的人机对弈下棋，此类人机对弈下棋机器人存在一个共同的问题：采用真实棋子，棋子不能回收和循环利用，而棋子的补料、供料需要人工完成，由此容易出现因供料不足、补料不及时而被迫中断游戏的问题，偶然出现棋子掉落导致下棋中断，设备进入故障报警；繁杂的机构增加成本的同时故障隐患大，没有任何安全防护措施，儿童使用存在极大的安全隐患。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种人机棋艺博弈系统及博弈一体机，将自动化、电子化、娱乐、启蒙教育概念相结合，融合成一款富有电子化、智能化、机械化、娱乐性的益智类设备，适合当代儿童、青年、老人等人群益智、消遣娱乐使用。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种人机棋艺博弈系统，其特征在于：包括

-下棋机器人，其具有拟人化的机械臂，用于面对面的与用户进行下棋对弈，所述机械臂的动作执行末端设置有电容笔；

-机器人下棋界面，其设置在所述下棋机器人的动作行程范围内，其形成下棋机器人与用户下棋对弈时的用户界面，所述机器人用户界面上具有虚拟棋盘，下棋时电容笔在虚拟棋盘上点触形成第二虚拟棋子；

-用户下棋界面，其设置在所述下棋机器人的动作行程范围外，其形成用户与机器人下棋对弈时的用户界面，用户在所述用户下棋界面上能够进行界面设置、和下棋设定，所述用户界面上具有虚拟棋盘，下棋时操作者在虚拟棋盘上点击形成第一虚拟棋子；

所述机器人下棋界面和用户下棋界面，两者各自独立设置、且联机通信；

-机器人控制器，其控制驱动所述机械臂动作，以带动电容笔移动至目标位置处落子下棋；

-中央控制器，其与所述机器人控制器、机器人下棋界面、用户下棋界面通信连接；

所述中央控制器响应、并处理用户下棋界面的界面设置、和下棋设定，并对用户的落子位置、布局进行判断和处理，处理获得机器人的落子位置信息，并将机器人的落子位置信息传输至所述机器人控制器，由机器人控制器控制下棋机器人落棋子至目标位置。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述中央控制器包括响应逻辑处理模块、和中心算法处理模块，

-所述响应逻辑处理模块，在对弈开始前其用于响应用户的界面设置和下棋设定；在对弈过程中其用于将用户的落棋子信息传输到中心算法处理模块；以及对弈过程中响应用户对界面设置和下棋设定的继续设定；

-所述中心算法处理模块，其用于对用户的落棋子位置进行算法运算、并对用户的下棋布局进行预判断，结合算法运算的结果和布局预判断的结果来计算获得机器人反击时的落棋子位置数据，并将计算结果传输至机器人控制器。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述用户下棋界面的界面设置至少包括落棋子音效、成功音效、失败音效、下棋背景音效、故障报警音效、灯光效果和三维动态画面。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述用户下棋界面的下棋设定至少包括难易等级设定、单步倒计时设定、整局倒计时设定、是否悔棋设定、和悔棋步数设定。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述中央控制器还包括智能终端远程监控模块，所述智能终端远程监控模块用于智能终端远程启动或者关闭博弈系统。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述中央控制器还包括自动检测模块，所述自动检测模块用于开机过程中、和运行过程中的故障检测，并输出带语音播报的故障检测结果。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述中央控制器还包括智能休眠模块，所述智能休眠模块用于开机后无人对战时启动系统进入休眠模式，且点击界面的棋局图标后进入激活模式。

为达到上述目的，本发明的技术另一方案如下：一种人机棋艺博弈一体机，其特征在于：包括机台和上述的博弈系统，所述机台包括箱体、操作台和外护罩，所述箱体上设有启动或者关闭博弈系统的机械开关，还设有紧急关闭博弈系统的急停开关，所述操作台设置在箱体的台面上、且设置在外护罩内，所述操作台上、且位于外护罩内设有第二触摸屏，所述箱体的顶板上、且位于外护罩外设有第一触摸屏，所述箱体内设有音响，靠近设置第一触摸屏的侧边设有音响孔，所述下棋机器人设置在操作台上、且位于外护罩内，所述第二触摸屏设置在下棋机器人的动作行程范围内，所述机器人下棋界面安装在第二触摸屏上，所述用户下棋界面安装在第一触摸屏上，所述机器人控制器和中央控制器均设置在箱体内。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述第一触摸屏和第二触摸屏两者均具有彼此对应配置的至少两个，各触摸屏之间通讯连接。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述外护罩为透明钢化玻璃，所述外护罩上设有灯带，所述中央控制器控制连接灯带。

本发明的有益效果是:

其一、本发明的人机棋艺博弈系统，将机器人、电子触摸和棋艺对弈相结合，融合成一款富有电子化、智能化、机械化、娱乐性的益智类人机下棋博弈设备，适合当代儿童、青年、老年等人群益智、消遣娱乐使用；

其二、采用用户界面设计虚拟棋盘和虚拟棋子，取代传统的真实棋子，采用电子化的产品取代传统机械结构的棋子供料机构，解决了因棋子供料不足、补料不及时而被迫中断游戏的问题，由此设计的系统更智能化、自动化，使用、维护更方便、智能；

其三、设计四重安全防护(安全区域设置、预留足够运行空间、防护罩和急停开关)来消除一体机运行的任何安全隐患，以此来确保使用的安全性；

其四、采用用户界面设计，各种音效、三维动态画面以及配合灯光效果，能够带给用户更强的动态感官体验；

其五、带多种设定功能(难易等级设定、单步倒计时设定、整局倒计时设定、悔棋设定)，能够满足不同用户的需求，给不同的用户都能带来个性化的体验；

其六、带自动检测功能，实时语音播报故障检测结果，一方面利于实时优化更新系统，另一方面利于维护的应急快速处理；

其七、带自动休眠功能，且休眠、激活模式能够快速切换，在不影响设备运行的前提下降低设备功耗；

其八、双重开关机功能，且配置智能终端远程监控，提高用户控制设备的便利程度，提高设备的自动化程度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的整体结构图；

图2是本发明实施例一体机的结构示意图；

图3是本发明实施例的操作流程图；

图4是本发明实施例的开机流程图。

其中:2-箱体，4-操作台，6-外护罩，8-第一触摸屏，10-第二触摸屏，12-音响孔，14-下棋机器人，16-电容笔；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1-4所示，本实施例中公开了一种人机棋艺博弈一体机，包括机台和博弈系统。上述机台包括箱体2、操作台4和外护罩6，上述箱体2的顶端台面上设有支撑架，外护罩6将箱体2上方和支撑架内围合成一个封闭的空间，上述操作台4设置在箱体2的顶端台面上，且位于外护罩6围合的封闭空间内；上述操作台4上、且位于外护罩6内设有第二触摸屏10，上述箱体2的顶板上、且位于外护罩6外设有第一触摸屏8，上述箱体2内设有音响，靠近设置第一触摸屏8的侧边设有音响孔12。

上述博弈系统包括下棋机器人14、机器人下棋界面、用户下棋界面、机器人控制器和中央控制器；其中下棋机器人14安装在操作台4上，下棋机器人14的行程范围限制在外护罩6围合的封闭空间内，上述第二触摸屏10设置在下棋机器人14的动作行程范围内，上述机器人下棋界面安装在第二触摸屏10上，上述用户下棋界面安装在第一触摸屏8上，上述机器人控制器和中央控制器均设置在箱体2内。

上述箱体2上设有启动或者关闭博弈系统的机械开关和开机正常指示灯。

以上结构的博弈一体机，人和下棋机器人分别借助第二触摸屏10和第一触摸屏8在各自的安全区域内落子下棋，实现人机下棋对弈，用户下棋，下棋机器人14由中央控制器和机器人控制器配合控制对用户进行反击，实现人机交互的棋艺对弈。

完成人机交互对弈的博弈系统是博弈一体机的核心组成成分，组成博弈系统的各部分的具体功能结构如下：

上述下棋机器人14具有拟人化的机械臂，用于面对面的与用户进行下棋对弈，上述机械臂的动作执行末端设置有电容笔16，电容笔16通过夹持器固定在机械臂的动作执行末端，电容笔16采用导体材料制作，能够触控电容式屏幕来完成人机对战。

上述机器人下棋界面安装在第二触摸屏10上，且设置在上述下棋机器人14的动作行程范围内，其形成下棋机器人14与用户下棋对弈时的用户界面，上述机器人用户界面上具有虚拟棋盘，下棋时电容笔在虚拟棋盘上点触形成第二虚拟棋子；

上述用户下棋界面安装在第一触摸屏8上，且设置在上述下棋机器人14的动作行程范围外，其形成用户与机器人14下棋对弈时的用户界面，上述用户界面上具有虚拟棋盘，下棋时操作者在虚拟棋盘上点击形成第一虚拟棋子。

本发明的棋盘和棋子都为通过用户界面设计产生的虚拟物件，下棋时电容笔点触虚拟棋盘的位置处即产生虚拟棋子，或者用户点击虚拟棋盘的位置处即产生虚拟棋子，对战结束后所有的虚拟棋子自动消失，由此设计的棋盘和棋子无需维护、整理和回收，相较于传统的真实棋子、棋盘更智能化，使用维护更方便，性价比更高。

通过用户界面设计，用户在用户下棋界面上能够进行界面设置和下棋设定，界面设置至少包括落棋子音效、成功音效、失败音效、下棋背景音效、故障报警音效、灯光效果和三维动态画面，下棋设定至少包括难易等级设定、单步倒计时设定、整局倒计时设定、是否悔棋设定、和悔棋步数设定；以上的界面设置和下棋设定，用户可以在用户界面上按照操作流程自进行自定义选择设置，若不进行自定义设置则按照系统默认的模式进行。

上述机器人下棋界面和用户下棋界面，两者各自独立设置、且联机通信，下棋机器人14动作由电机驱动，人机对弈时会对用户带来一定的安全隐患，为了消除安全隐患，本发明针对机器人和挑战者用户分别配置一套下棋界面，安装时两者之间相距一定的安全距离，但是彼此联机通信，以此即使下棋机器人14异常动作也不会伤及挑战着用户，确保设备运行的安全性。

上述机器人控制器控制驱动上述机械臂动作，以带动电容笔16移动至目标位置处落子下棋；

上述中央控制器与上述机器人控制器、机器人下棋界面、用户下棋界面通信连接；

上述中央控制器响应、并处理用户下棋界面的界面设置、和下棋设定，并对用户的落子位置、布局进行判断和处理，处理获得机器人的落子位置信息，并将机器人的落子位置信息传输至上述机器人控制器，由机器人控制器控制下棋机器人14落棋子至目标位置。

具体的，上述中央控制器包括响应逻辑处理模块、和中心算法处理模块，

上述响应逻辑处理模块在对弈开始前其用于响应用户的界面设置和下棋设定；在对弈过程中其用于将用户的落棋子信息传输到中心算法处理模块；

上述中心算法处理模块用于对用户的落棋子位置进行算法运算、并对用户的下棋布局进行预判断，结合算法运算的结果和布局预判断的结果来计算获得机器人反击时的落棋子位置数据，并将计算结果传输至机器人控制器。

以上结构的博弈系统，其操作流程为：如图3所示，挑战者面对第一触摸屏8，在第一触摸屏8的用户界面上按照操作流程自定义设置用户设置和下棋设定，设置好以后点击“确定”，挑战者落子下棋，下棋机器人14落子反击，如此循环动作下棋落子对弈。

对弈开始后系统循环检测机器人是否下棋结束，如果没有结束，则输出当前无法下棋，再次进入人下棋指令；如果结束，则进入倒计时程序，并判断倒计时是否结束，如果结束，则对战结束；如果没有结束，启动棋盘评估算法评估，并判断对战是否结束，如果对战结束，则判断机器人是否失败，如果失败则播放机器人失败音效，并显示对战结束失败动作，如果机器人没有失败，则播放机器人胜利音效，并显示对战结束胜利动作；如果对战没有结束，启动中心算法计算下棋机器人的落子位置，获得下棋机器人路径程序，并播放下棋机器人下棋动作和落子音效。

上述中央控制器还包括智能终端远程监控模块，上述智能终端远程监控模块用于智能终端远程启动或者关闭博弈系统，用户通过智能终端(优选智能手机)，下载安装响应的控制程序就可以通过软件控制设备的开启或者关闭，并可以通过软件查看设备运行状态，方便用户智能控制设备开、关；同时配置控制博弈系统开启或者关闭的机械开关，预防手机遗忘等意外导致无法开启、关闭设备的现象。如此双重开关机功能提高用户控制设备的便利程度，提高设备的自动化程度。

上述中央控制器还包括自动检测模块，上述自动检测模块用于开机过程中、和运行过程中的故障检测，并实时输出带语音播报的故障检测结果，设备收到开机启动指令后自动检测端口，并自动配置直至连接成功，若出现线缆拔掉或者解除不良等问题时，语音报警通知故障；设备正常运行过程中若突然出现断开连接现象，自动语音提醒报警通知故障。如此设计的自动检测模块，一方面利于实时优化更新系统，另一方面利于维护的应急快速处理。

带自动检测模块和远程监控模块的设备，开机的流程为：如图4所示，通电后检测档位开关位置是否在中档，如果不是则打到中档，并再次进入通电检测；如果是则远程开机，并判断是否开机成功，如果开机成功，则进入机器人动作程序，机器人运动到准备位姿，并进入音效选择程序，输出准备完成音效，由此对战准备完成；如果开机不成功，机器人不运动至准备位姿，系统查看设别故障，消除故障代码，并远程关机，等待下一次开机指令。

上述中央控制器还包括智能休眠模块，上述智能休眠模块用于开机后无人对战时启动系统进入休眠模式，且点击界面棋局图标后进入激活模式；如此，带自动休眠功能，且休眠、激活模式能够快速切换，在不影响设备运行的前提下降低设备功耗。

作为本发明的进一步改进，上述第一触摸屏和第二触摸屏两者均具有彼此对应配置的至少两个，各触摸屏之间通讯连接，由此一套设备可以满足一个人、两个人甚至更多人的同时对弈。

上述外护罩6为透明钢化玻璃，上述外护罩6上设有灯带，上述中央控制器控制连接灯带。下棋机器人14在外护罩6内动作下棋，外护罩6对挑战者提供安全防护，避免下期机器人14误动作时对挑战者带来安全隐患，采用透明钢化玻璃做外护罩保证用户视野的同时能够确保无触碰隐患，同时外护罩6内形成封闭区域，能够避免儿童手指插入的隐患。

由中央控制器控制的灯带可以产生多样化的灯光效果，能够给挑战者带来更强的感官体验。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。