實現人與機器人的直接對弈_強大的對弈系統如何實現

一、項目概述

1.1 項目摘要

機器人技術是綜合了計算機、控制論、結構學、信息與傳感技術、仿生學及人工智能等多學科的一門高新技術。目前的人機對弈軟件不直觀、缺乏真正的對弈環境，而人機對弈機器人正是針對這些不足而設計的。

本機器人對弈系統以單片機芯片為核心，利用PWM調制技術控制機械手的運動，從而實現對棋子的控制；以電腦為上位機，使整個系統的動作協調一致；棋盤由數據采集、數據處理模塊及信息傳輸模塊組成。本系統的難點在于各棋子位置的檢測與控制及中國象棋算法的實現。

本機器人對弈系統的硬件部分由棋盤裝置、控制系統、機械手三部分組成。其中控制系統包括：電機驅動模塊、數據發送與接收模塊等；軟件部分基于VB平臺，包括中國象棋算法模塊與串口通信模塊實現對棋子的邏輯控制并通過串口把命令發送到機械手的控制系統。

本系統屬于娛樂機器人，實現人與機器人的直接對弈，既可以培養人們對中國象棋的興趣，又可以弘揚我國的傳統文化。

1.2 項目背景/選題動機

中國象棋是一中華民族優秀而且獨一無二的傳統文化，也是普遍的娛樂方式，即可為老年人排遣孤獨感，又可以跟兒童下棋，做到開發智力，鍛煉兒童的思維能力。

目前中國象棋博弈軟件己經得到了一定的發展，像著名的“齊天大圣”博弈軟件，己經具有了中國象棋大師的水準，但就人機博弈的應用來說，單單博弈軟件還有其不足之處，比如:計算機博弈軟件不直觀生動，缺乏觀賞性，并不具備真正的對弈環境，讓對弈者找不到對弈的感覺，而且長時間對著計算機屏幕冷冰冰的面孔也容易產生枯燥乏味的感覺;計算機博弈軟件對于老年博弈愛好者來說難以適應，一是因為與計算機對弈需要掌握一定的計算機基礎才能操作，而老年博弈愛好者普遍不具備這些知識，二是因為長期坐在計算機前對老年人的身體健康很不利，因此給計算機博弈軟件在老年人中的推廣帶來困難。

國外在博弈機器人方面的研究主要集中在美國的IBM公司。IBM公司從1958年就開始了博弈系統的研究，可謂開辟了博弈系統研究的先河，并在此基礎上，不斷取得進展，直到1997年“深藍”戰勝國際象棋大師卡氏帕羅夫而引起全世界各國學者的關注，而這件事不僅成為了人工智能領域的里程碑，也更加是博弈機器人系統研究領域的里程碑。但由于中國象棋是我國獨有的傳統文化，國外還沒有對中國象棋博弈系統的研究。

而從國內對弈機器人的研究現狀來看，研究的參與者有高校和研究所，比如上海交大，東北大學，香港理工大學，鄭州機械研究所，還有企業，如首鋼，再有就是由老師帶領的中學生機器人愛好者們。從研究的棋的種類來看，有一部分是研究中國象棋博弈系統的，也有研究國際象棋和其他棋類系統的。總體來說他們的研究各具特色，比如研究中國象棋機器人博弈系統的的大多采用了開放式機器人控制器，如首鋼是在Motorman機器人基礎上開發了中國象棋機器人，上交大的機器人是國內利用開放式控制器開發成功的第一臺對弈機器人，具有較高的開放性;博弈機器人“猜想”能完成看棋、算棋、取子下棋全過程，可以與人面對面下棋，是一臺功能較完備的博弈機器人系統。而最近鄭州機械研究所研制的中國象棋機器人更是智能程度和功能都比較完備。開局前，機器人自動擺放棋子，用普通話向對方介紹規則和注意事項。而且看棋、走棋，機器人30秒內就能搞定?？偟膩砜?，在棋局的識別方面，他們大都采用了機器視覺技術，采用視覺傳感器結合圖像處理技術來識別棋盤和棋子。但同時他們也各有其不足之處：

像個頭龐大，不利于搬運和進入家庭;

由于機器與人下棋大而帶來的安全性等問題;

由于采用了現成的開放式機器人控制器，從而帶來的開發成本過高的問題;

由于采用了視覺傳感器結合圖像處理技術方案而帶來的軟件復雜程度提高，從而影響了系統整體處理速度。

為解決上述問題，我們希望研究出的是一種小巧的、實用的、安全可靠的、智能化的中國象棋對弈機器人。

二、需求分析

2.1 功能要求

要求機器人對弈系統能夠獨立完成看棋、算棋和取子下棋的全過程。

2.2 性能標準

1、能夠進行棋盤定位、棋子識別、棋局判斷

2、能根據程序指令從儲子裝置中取出圓形棋子并放置到程序指定位置

三、方案設計