象棋机器人的棋盘识别装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术的象棋机器人的棋盘识别装置，其具体结构为：棋盘上每个棋位均开有小通孔；电路板安装在棋盘底部；光敏电阻分布在每个棋位的小通孔里，与二极管、电阻串联焊接于电路板上，16通道数字控制模拟开关、单片机系统也焊接在电路板上。机器人执持的棋子为透光棋子，而人执持的棋子为不透光棋子。人执持的棋子每走一步后所在棋位对应的光敏电阻两端电压值变高，而走前棋位所对应的光敏电阻两端电压值则变低。单片机系统通过比较分析各光敏电阻的端电压，便可迅速获知人执持的棋子每走一步后棋子的分布情况，再结合人走棋前各棋子分布情况，准确而迅速地识别出棋子新一轮的分布情况。本实用新型专利技术性能可靠，制造成本低廉，识别准确快速。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及象棋机器人
，具体涉及象棋机器人的棋盘识别装置。
技术介绍
随着机器人技术的发展，高智商的娱乐型机器人越来越为人们所熟悉，象棋机器人就是其中的一种。棋盘识别技术一直是象棋机器人的关键技术之一，一种可靠的高效率的棋盘识别方法能极大地提升象棋机器人的整体性能，对象棋机器人的发展非常重要。目前，棋盘识别一般采用图像识别方法。棋盘图像识别的处理流程主要包括图像输入、图像预处理、棋子检测和文字识别。图像输入，即获取棋盘的原始图像，由摄像头完成，对光线等环境条件要求比较高。图像预处理主要是图像的灰度化、去噪、二值化和特征提取，为后面的棋子检测和文字识别提供高质量的图像。棋子检测是判别棋位上是否有棋子。文字识别则是要识别出棋子的类型，即棋子上的文字。由于棋子较多及其在棋盘中的分布情况较为复杂，所以图像预处理、棋子检测和文字识别三个过程所要处理的数据量非常大，算法复杂，对处理器等硬件要求很高，同时，其可靠性和效率都有待提高。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种象棋机器人的棋盘识别装置，可以准确而快速地识别出棋盘上各棋子的分布情况。本技术的象棋机器人的棋盘识别装置，由棋盘、棋子、电路板、光敏电阻、二极管、16通道数字控制模拟开关、单片机系统和电阻组成。棋盘上有纵横交错的10根横线和 9纵线，其交点称为棋位，一共有90个，并且每个棋位处均开有小通孔。棋子包括机器人执持的棋子和人执持的棋子，机器人执持的棋子为透光棋子，例如玻璃棋子或者透光塑料棋子；而人执持的棋子为不透光棋子，例如木材棋子。电路板安装在棋盘的底下，光敏电阻焊接于电路板上并均勻地分布在棋盘的每个棋位小通孔里。16通道数字控制模拟开关、单片机系统和电阻均焊接在电路板上，光敏电阻再依次与二极管、电阻串联后焊接在电路板上。开局时，单片机系统通过初始化程序获知各棋子的名称及其在棋盘上的位置，即棋盘上各棋子的初始分布情况。走棋后，机器人每走一步，单片机控制系统均能通过程序获知，无需进行棋盘识别。而人每走一步，单片机系统需对棋盘上各个棋位所对应的光敏电阻的端电压进行检测。由于单片机一般只有8通道模/数转换端口，即单片机系统对模/数转换端口读入数据，一轮只能得到8个电压值，而棋盘上一共有90个光敏电阻，因此，将光敏电阻分为 12组，除最后一组只有2个外，其余每组8个。每组光敏电阻的一端连接在一起形成一个公共端，12组光敏电阻的12个公共端分别连接到16通道数字控制模拟开关的其中12个输入端。其中二极管的作用是单向导通，防止电流回流，使电压检测得以实现。16通道数字控制模拟开关的唯一一个输出端接地，任一时刻，有且只有一组光敏电阻的公共端与地导通，与地导通的一组电路由并联的8条支路组成(最后一组例外，由2条支路组成)，而每条支路又由光敏电阻、二极管和电阻各一个串联而成。因此，光敏电阻两端电压的计算公式为U = RL^VCC/ (RL+R)(1)式中，VCC为给定电压值，RL为光敏电阻阻值，R为电阻阻值，电阻主要起分压的作用。给定电压值以后，单片机系统通过控制16通道数字控制模拟开关，依次将各组光敏电阻的公共端与地接通，一轮采集一组光敏电阻的端电压，一共采集12轮，则可完成所有光敏电阻的一次端电压检测。人执持的棋子所在的棋位，其光敏电阻的受光面黑暗，电阻值较大，由公式可知， 这些光敏电阻两端的电压较高；而其它棋位对应的光敏电阻，受光面明亮，电阻值较小，由公式可知，这些光敏电阻两端的电压较低。人执持的棋子每走一步后，所走棋子的新棋位所对应的光敏电阻两端的电压值由低变高，而旧棋位所对应的光敏电阻两端的电压值则由高变低。单片机系统通过比较分析各个光敏电阻的端电压，便可以迅速获知人执持的棋子每走一步后的分布情况，再结合人走棋前棋盘上各棋子的分布情况，则不难得出棋盘上各棋子的新一轮分布情况。上述二极管、电阻、单片机系统、16通道数字控制模拟开关在电路板上的排布方式还可以有其他情况，但必须要满足每个棋位通孔中分布的光敏电阻与二极管及电阻能构成串联支路，并且所有元器件在电路板上能布局焊接。与现有技术相比，本技术具有以下优点(1)本技术象棋机器人的棋盘识别装置，结构简单，对硬件要求低，价格低廉；(2)本技术象棋机器人的棋盘识别装置中的单片机控制系统只需依次检测各光敏电阻两端的电压值，即可识别出棋盘上各棋子的分布情况，编程简单，控制方便，可靠性高和效率高。附图说明图1为本技术象棋机器人的棋盘识别装置的结构示意图；图2为本技术象棋机器人的棋盘识别装置的光敏电阻端电压检测电路图。具体实施方式如图1所示，光敏电阻1焊接于电路板5上并均勻地分布在棋盘4的每个棋位小通孔里；机器人执持的棋子2为透光材料制成的棋子，光线可以穿透，而人执持的棋子3为不透光材料制成的棋子，光线无法穿透；电路板5安装在棋盘4底部；16通道数字控制模拟开关6、单片机系统7、电阻8和二极管9均焊接在电路板5上，PAO PA7为单片机系统7 的8通道模/数转换端口；AO A3为16通道数字控制模拟开关6的控制位；INO INb为光敏电阻1的公共端。如图2所示，90个光敏电阻1按行分为12组，每组光敏电阻1的公共端连接到16 通道数字控制模拟开关6的一个输入端。二极管9的一端与光敏电阻1串联，另一端与电阻 8串联并连接到单片机系统7的模/数转换端口。二极管9的作用是单向导通，防止电流回流，保证单片机系统7的8通道模/数转换端口 PAO PA7检测到的是公共端与地接通的那一组8个光敏电阻1的端电压。16通道数字控制模拟开关6的唯一一个输出端接地，任一时刻，有且只有一组光敏电阻1的公共端与地导通。单片机系统7的4个I/O端口分别与16通道数字控制模拟开关6的4个控制位AO A3相连，通过控制AO A3位的高低电平，可以将12组光敏电阻1的公共端INO INb分别依次与地接通。例如，AO A3位全为低电平，第1行光敏电阻1的公共端INO与地接通，端口 PAO PA7则可检测到第1行8 个光敏电阻1的端电压值并记录下来。同理，依次接通公共端mi INb与地，一共只需 12轮，则可完成所有光敏电阻1的一次端电压检测，速度快效率高。如图2所示，与地导通的一组光敏电阻1电路由并联的8条支路组成(最后一组例外，由2条支路组成)，而每条支路又由光敏电阻1、二极管9和电阻8各一个串联而成。所以，光敏电阻1两端电压的计算公式为U = RL*VCC/(RL+R)，式中，VCC为给定电压，RL为光敏电阻1阻值，R为电阻8阻值。人执持的棋子3所在的棋位，其光敏电阻1的受光面黑暗， 电阻值较大，由公式可知，这些光敏电阻1两端的电压较高；其他棋位对应的光敏电阻1，受光面明亮，电阻值较小，由公式可知，这些棋位所对应的光敏电阻1两端的电压较低。如下表1所示，是电阻R= IOOkQ和给定电压VCC = 5V时，在不同环境下测得的三种光敏电阻 1的端电压。由表1可知，在各种环境下，人执持的棋子3所对应的光敏电阻1的端电压均远远高于其余两种光敏电阻1的端电压。所以，只需稍加比较分析某一光敏电阻1的端电压，单片机系统7便可识别出对应棋位上是否有人执持的棋子3，识别的可靠性高，对光线等环境条件的要本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．象棋机器人的棋盘识别装置，其特征在于：包括棋盘、棋子、电路板、光敏电阻、二极管、１６通道数字控制模拟开关、单片机系统和电阻；棋盘上的每个棋位处均开有小通孔；所述电路板安装在棋盘的底下；光敏电阻与二极管串联并焊接于电路板上，其中光敏电阻均匀地分布在棋盘的每个棋位小通孔里；１６通道数字控制模拟开关、单片机系统和电阻均焊接在电路板上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林颖，庄剑毅，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：81