一种机器人对弈棋系统及其控制方法与流程

本发明方法涉及机器视觉及机器人控制技术，特别涉及一种机器人对弈棋系统及其控制方法。

背景技术：

棋牌是集科学性、知识性、竞技性、趣味性于一体，以脑力运动为主的活动，可以提高对弈者的记忆力和大脑思维能力，能锻炼对弈者的丰富的想象力，敏锐的洞察力及独特的创造力。目前大多数对弈棋都是需要两个小朋友参与，但现在儿童大部分都是独生子女，往往都是一个人在做游戏甚至有些家长甩给孩子平板电脑或者智能手机让其自己玩游戏，这样很容易造成儿童的心理及生理上的问题，比如长时间盯着平板电脑或智能手机容易导致眼睛近视，同时也缺少互动。

技术实现要素：

本发明的一种机器人对弈棋系统可以很大程度上解决上述问题，便于儿童交互使用，符合儿童互动习惯，达到寓教于乐的目的。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。

一种机器人对弈棋系统，包含：中央处理单元、视频采集模块、机器人组、液晶显示模块；

所述视频采集模块用来采集棋盘的图像信息，并将采集到的信息输入给中央处理单元进行计算处理；

所述机器人组用来操控棋盘上的棋子，所述机器人组通过中央处理单元计算后输出的控制指令来完成棋子运动的操控；

所述液晶显示模块与所述中央处理单元连接，用于显示视频采集模块采集到的对弈视频信息。

优选地，所述系统还包含无线通信模块，所述机器人组通过所述无线通信模块接收中央处理单元的控制指令。

优选地，所述系统还包含音频输出模块，其与所述中央处理单元连接，用于播放音频，提示对弈信息。

优选地，所述视频采集模块包含摄像机和镜头，采用支架固定在棋盘的一侧；

所述摄像机将棋盘设置在视野范围内。

优选地，为了使视频采集模块实现更好的识别，棋盘的棋子分别用白色棋和黑色棋；并且机器人组中的机器人数量与对弈方棋子数量相同。

优选地，中央处理单元通过视频采集模块来识别人的石头、剪子、布的手势，并随机生成石头、剪子、布，与人的手势进行判别；

中央处理单元通过视频采集模块判断棋子是否偏离摆放位置，并进行语音提示；

中央处理单元对视频采集模块输入的图像进行畸变校正处理，将定标数据存储到其内部存储设备当中；

中央处理单元通过视频采集模块进行对弈算法计算，并生成机器人组的操作指令来控制机器人组将棋子自行循迹到棋盘中的指定位置；

所述液晶显示模块还显示弈棋玩法。

一种机器人对弈棋系统的控制方法，包含如下步骤：

步骤1、摄像机标定工作，实现棋盘图像的畸变校正；

步骤2、识别出棋盘交点的位置，并进行初始化双方棋子的位置；

步骤3、判定对弈双方谁先走；

步骤4、通过中央处理单元的对弈算法，实现机器人与人之间的对弈。

优选地，所述步骤1中，中央处理单元自动识别棋盘范围，并通过液晶显示模块和音频输出模块指导使用者将棋盘移动，使得棋盘占满整个摄像范围，之后对图像进行畸变校正处理，并将标定数据保存在中央处理单元中。

优选地，所述步骤2中，液晶显示模块提示玩家将本方的棋子依次摆放在初始位置；同时，机器人组接收到中央处理单元控制指令，各自将棋子运动到指定初始位置。

优选地，所述步骤3中，视频采集模块识别玩家的石头、剪子、布的手势，并中央处理单元随机显示石头、剪子、布后与玩家的手势进行判别，赢方先走棋。

优选地，所述步骤4的对弈算法的难度包含初级难道、中级难度、高级难度；

并在对弈的过程中每一步都实时识别出双方棋子的位置及属性，进行对弈的判定；

若儿童走棋的过程中棋子与棋盘格子有交集，则提示儿童将该棋子摆正；若在对弈的过程中有一方获胜，则提示相应的获胜信息。

本发明让儿童通过棋牌来锻炼脑力运动的同时，结合了电子设备的互动，便于与儿童进行交互，同时可以避免长时间玩电子设备造成的儿童的心理及生理上的问题。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图；

图2是本发明系统的场景示意图；

图3是本发明的摄像机标定流程图；

图4是本发明系统操作方法的主程序流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明，但不以任何方式限制本发明的范围。

如附图1、附图2所示，本发明系统包含：中央处理单元、视频采集模块2、机器人组、液晶显示模块、无线通信模块、音频输出模块；

所述视频采集模块2用来采集棋盘3的图像信息，并将采集到的信息输入给中央处理单元进行计算处理；所述机器人组用来操控棋盘3上的棋子，所述机器人组通过中央处理单元计算后输出的控制指令来完成棋子运动的操控；所述液晶显示模块与所述中央处理单元连接，用于显示视频采集模块2采集到的对弈视频信息；所述机器人组通过所述无线通信模块接收中央处理单元的控制指令。音频输出模块与所述中央处理单元连接，用于播放音频，提示对弈信息。

中央处理单元通过视频采集模块2来识别人的石头、剪子、布的手势，并随机生成石头、剪子、布，与人的手势进行判别；中央处理单元通过视频采集模块2判断棋子是否偏离摆放位置，并进行语音提示；中央处理单元对视频采集模块2输入的图像进行畸变校正处理，将定标数据存储到其内部存储设备当中；中央处理单元通过视频采集模块2进行对弈算法计算，并生成机器人组的操作指令来控制机器人组将棋子自行循迹到棋盘3中的指定位置；所述液晶显示模块还显示弈棋玩法。

进一步地，所述视频采集模块2包含摄像机和镜头，采用支架1固定在棋盘3的一侧；所述摄像机将棋盘3设置在视野范围内。

进一步地，为了使视频采集模块2实现更好的识别，棋盘3的棋子分别用白色棋4和黑色棋5；并且机器人组中的机器人数量与对弈方棋子数量相同。机器人组中的每个机器人都带有四个轮子，安装舵机控制其左右转向。

如附图4所示，本发明系统的控制方法包含如下步骤：

步骤1、摄像机标定工作，实现棋盘3图像的畸变校正。

进行摄像机标定工作的流程如附图3所示，中央处理单元自动识别棋盘3范围，并通过液晶显示模块和音频输出模块指导使用者将棋盘3移动，使得棋盘3占满整个摄像范围，之后对图像进行畸变校正处理，并将标定数据保存在中央处理单元中。

步骤2、识别出棋盘3交点的位置，并进行初始化双方棋子的位置。

所述步骤2中，液晶显示模块提示玩家将本方的棋子依次摆放在初始位置；同时，机器人组接收到中央处理单元控制指令，各自将棋子运动到指定初始位置。

步骤3、判定对弈双方谁先走；

所述步骤3中，视频采集模块2识别玩家的石头、剪子、布的手势，并中央处理单元随机显示石头、剪子、布后与玩家的手势进行判别，赢方先走棋。

步骤4、通过中央处理单元的对弈算法，实现机器人与人之间的对弈。

所述步骤4的对弈算法的难度包含初级难道、中级难度、高级难度。

本发明针对儿童有可能不认识棋子图案情况，本发明系统的软件在初始阶段介绍弈棋玩法，儿童可以根据语音提示和图像提示将棋子放在棋盘3中央，此时液晶显示模块和音频输出模块会播放该棋子对应图案的介绍。

本发明系统的软件在对弈的每一步都实时识别出双方棋子的位置及属性，进行对弈的判定。若儿童走棋的过程中棋子与棋盘3格子有交集，则提示儿童将该棋子摆正。若在对弈的过程中只要有一方获胜，则语音提示相应的获胜信息。

本发明还可以根据设置的难度等级来判定双方和棋的情况，初级为10步；中级为20步；高级为30步。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。