棋类控制装置、棋类控制方法

专利名称：棋类控制装置、棋类控制方法
技术领域：
本发明涉及智能控制技术领域，尤其涉及一种棋类控制装置和棋类控制方法。
背景技术：
各种棋类活动，例如中国象棋、国际象棋、围棋、跳棋、五子棋等等，是广为流行的 娱乐活动。但是，通常所用和所见的多为两人对阵的简单平面棋盘和棋子，虽有少数由微机 控制的棋盘，但具有智能控制功能的普及型棋类控制装置还是比较少见的。随着计算机技 术和智能技术的飞速发展，出现了许多以机器人为主体的高科技机电一体化产品，如书法 机器人，象棋大师机器人等。书法机器人虽然可以完成抓取动作，但是由于棋盘空间的限制 和棋子摆放位置的偏差，该机器人不能准确使用机械手模仿人的抓棋动作。
中国象棋大师机器人，该系统组成主要为显示器、计算机主机、鼠标、中国象棋游 戏软件，该种中国象棋大师系统，在找不到下棋伙伴和缺少真正的棋盘和棋子时，人可以和 计算机对弈，在计算机上完成下棋活动。但存在如下问题(l)不直观由于只是在计算机 屏幕上模拟棋盘、棋子，没有营造出真正的下棋氛围。时间久了，人就会感到枯燥、乏味。另 外，长久面对计算机对青少年和老年人的健康也会产生不利影响。(2)不易推广普及和计 算机对弈需要一定的计算机知识，而对于老年人来说有一定困难。

发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种直观的易推广的棋类控制装置，利用该装置
进行棋类活动不仅可以营造出真正的下棋气氛，还很方便，不需要学习更多的计算机知识。 在所述棋类控制装置的一些实施例中，该装置包括图像采集设备、信息处理单
元、机械控制单元和用于拿起/放下棋子的机械手臂； 所述图像采集设备用于采集棋盘和棋盘上棋子的图像信息； 所述信息处理单元用于对图像采集设备采集到的图像进行分析，对各棋子进行定 位，确定各棋子的位置变化，并确定走棋策略； 所述机械控制单元用于按信息处理单元所确定的走棋策略控制所述机械手进行 相应的走棋或吃棋操作。 可以看出，人们在利用本发明提供的装置进行棋类活动时，与真人下棋无异，这样 不仅营造出真正的下棋气氛，还很方便，不需要人们，尤其是老人或孩子，学习更多的计算 机知识。另外，本发明提供的装置无电磁辐射，不伤害用户，图像校正能力强，对棋子的旋转 位置不敏感，且成本很低。 在所述棋类控制装置的另一些实施例中，该装置包括图像采集设备、通信单元、
机械控制单元和用于拿起/放下棋子的机械手臂； 所述图像采集设备用于采集棋盘和棋盘上棋子的图像信息； 所述通信单元用于将图像采集设备采集到的图像发送给外部，并接收来自外部的 控制命令；
所述机械控制单元用于根据外部的控制命令控制所述机械手进行相应的走棋或 吃棋操作。 在所述棋类控制装置的一些实施例中，该装置还包括图像采集设备控制单元，用
于根据棋盘的大小和摆放位置自适应调整所述图像采集设备的焦距和拍摄角度。 在所述棋类控制装置的一些实施例中，所述机械控制单元通过横、纵两组电机控
制所述机械手臂在二维滑轨上移动，完成相应的走棋或吃棋操作。 在所述棋类控制装置的一些实施例中，所述机械手臂包括机械臂和连接于该机械 臂一端的机械爪。 在所述棋类控制装置的一些实施例中，所述机械手臂包括机械臂和连接于该机械 臂一端的电磁铁。 在所述棋类控制装置的一些实施例中，所述图像采集设备是CCD摄像头。 本发明要解决的另一个技术问题是提供一种棋类控制方法，在所述棋类控制方法
的一些实施例中，该方法包括 采集棋盘和棋盘上棋子的图像信息； 收到棋局开始指令后，判断是否先行； 如果先行，则循环执行a、b，直至一方认输；否则，循环执行b、a，直至一方认输；其 中 a、对采集到的图像进行分析，对各棋子进行定位，确定各棋子的位置变化，确定走
棋策略，进行相应的走棋或吃棋； b、待对方走棋或吃棋后，执行a。 可以看出，人们在利用本发明提供的方法进行棋类活动时，与真人下棋无异，这样 不仅营造出真正的下棋气氛，还很方便，不需要人们，尤其是老人或孩子，学习更多的计算 机知识。 在所述棋类控制方法的一些实施例中，还包括根据棋盘的大小和摆放位置自适 应调整所述图像采集设备的焦距和拍摄角度。 在所述棋类控制装置的一些实施例中，在b、a之间还包括待对方走棋或吃棋后， 判断对方是否违规；如果没有违规，则执行a ;否则，执行b。


图1是本发明提供的棋类控制装置的一个结构示意图； 图2是本发明提供的棋类控制装置的另一个结构示意图； 图3是本发明提供的棋类控制方法的一个流程图； 图4是本发明提供的棋类控制方法的另一个流程图； 图5是本发明提供的棋类控制装置的另一个结构示意图； 图6是本发明提供的棋类控制装置的一个实例示意图。
具体实施例方式
图1示出了棋类控制装置的一种结构，该控制装置100包括图像采集设备Sll、 信息处理单元S12、机械控制单元S13和用于拿起/放下棋子的机械手臂S14。
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图像采集设备Sll用于采集棋盘和/或棋盘上棋子的图像信息。在具体实现的过 程中，一种可选的方式是采用CCD摄像头作为图像采集设备Sll。 信息处理单元S12用于对图像采集设备Sll采集到的图像进行分析，从而对棋盘 上的每个棋子进行定位，进而确定棋子的位置变化。确定了棋子的位置变化后，信息处理单 元S12就可以根据预先保存的数据确定下一步的走棋策略。机械控制单元S13将按着信息 处理单元S12所确定的走棋策略控制机械手S14进行相应的走棋或吃棋操作。
具体操作是，信息处理单元S12确定走棋策略后，将待走棋子的当前位置信息和 目的位置信息传递给机械控制单元S13，机械控制单元S13驱动机械手臂S14拿起待走的棋 子，将其移动到目的位置放下，完成走棋动作。如果目的位置上已有一个棋子，则机械控制 单元S13驱动机械手臂S14先将该棋子拿走，再拿起所述待走的棋子，将其移动到目的位置 放下，完成吃棋动作。 机械控制单元S13驱动机械手臂S14的一种可选方式是，机械控制单元S13通过
横、纵两组电机控制机械手臂S14在二维滑轨上移动，完成相应的走棋或吃棋操作。 其中，机械手臂S14的结构有多种可供选择。 一种可选的结构是，机械手臂S14包
括机械臂和连接于该机械臂一端的机械爪。另一种可选的结构是，机械手臂S14包括机械
臂和连接于该机械臂一端的电磁铁。 图6示出了棋类控制装置的一个实例，其中，CCD摄像头S61作为图像采集设备， 采集棋盘和/或棋盘上棋子的图像信息。中央控制设备S62中集成了信息处理单元和机械 控制单元，机械手臂S63在中央控制设备S62的控制下，可以通过二维滑轨S64移动到指定 位置，进行拿起/放下棋子的操作。 在实际操作中，很多时候棋盘的大小或摆放的位置都不能满足设定的要求。当棋 盘的大小或位置摆放不合适时，很可能会影响信息处理单元S12对棋子定位的准确性，进 而会影响走棋策略的确定。为提高信息处理单元S12对棋子定位的准确性，可以增加一个 图像采集设备控制单元。图像采集设备控制单元用于根据棋盘的大小和摆放位置自适应调 整所述图像采集设备的焦距和拍摄角度。例如，当棋盘的大小不合适时，图像采集设备控制 单元可以通过调整图像采集设备Sll的焦距来消除所产生的影响；当棋盘摆放的位置不合 适时，图像采集设备控制单元可以通过调整图像采集设备Sll的拍摄角度和/或焦距来消 除所产生的影响。增加图像采集设备控制单元后的棋类控制装置如图2所示。
上述棋类控制装置可以用于中国象棋、国际象棋、围棋、跳棋、五子棋，以及其他具 有二维平面棋盘的棋类。 可以看出，人们在利用上述实施例提供的棋类控制装置进行棋类活动时，与真人 下棋无异，这样不仅营造出真正的下棋气氛，还很方便，不需要人们，尤其是老人或孩子，学 习更多的计算机知识。另外，本发明提供的装置无电磁辐射，不伤害用户，图像校正能力强， 对棋子的旋转位置不敏感，且成本很低。 另外，也可以将所述棋类控制装置与有线网络或无线网络进行连接，这样人们将 可以远程地通过所述棋类控制装置进行棋类娱乐活动。 为使所述棋类控制装置能够与有线网络或无线网络进行连接，需要在所述棋类控 制装置中增加一个通信单元。通过该通信单元，控制装置可以将图像采集设备采集到的图 像发送到外部的有线网络或无线网络。所述图像经过有线网络或无线网络传输到远程终端后，远程用户可以看到棋盘和棋盘上棋子的图像信息，并确定下一步的走棋策略。远程用户 发送的走棋或吃棋指令通过有线网络或无线网络的传输后，可以被通信单元接收。通信单 元接收到指令后，将该指令直接转发给机械控制单元。机械控制单元将根据指令控制所述 机械手进行相应的走棋或吃棋操作。 可以看出，当所述棋类控制装置通过有线网络或无线网络与外部连接时，不再需
要通过信息处理单元对采集到的图像进行分析，也不再需要信息处理单元确定下一步的走
棋策略，这种情况下的棋类控制装置的结构如图5所示。 图3示出了棋类控制方法的一种流程。 步骤31，接收棋局开始指令。 步骤32，采集棋盘和棋盘上棋子的图像信息。 步骤33，判断是否先行。 如果先行，则执行步骤34 ;如果对方先行，则转步骤35。 步骤34，对采集到的图像进行分析，对各棋子进行定位，确定各棋子的位置变化， 确定走棋策略，进行相应的走棋或吃棋。 步骤35，判断对方是否走棋或吃棋，如果是，则转步骤34 ;否则，认为对方认输，执 行步骤36。 步骤36，结束棋局。 在实际操作中，很多时候棋盘的大小或摆放的位置都不能满足设定的要求。当棋 盘的大小或位置摆放不合适时，很可能会影响对棋子定位的准确性，进而会影响走棋策略 的确定。为提高对棋子定位的准确性，可以根据棋盘的大小和摆放位置自适应调整所述图 像采集设备的焦距和拍摄角度。例如，当棋盘的大小不合适时，可以通过调整焦距来消除所 产生的影响；当棋盘摆放的位置不合适时，可以通过调整拍摄角度和/或焦距来消除所产 生的影响。 另外，在步骤35中，还可以增加判断对方是否违规的步骤，即，如果判定对方走棋 或吃棋后，判断对方的走棋或吃棋是否违规；如果没有违规，则转步骤34 ;否则，转步骤35。 该方法的流程如图4所示。 本领域技术人员可以明白，这里结合所公开的实施例描述的各种示例性的方法步 骤和装置单元均可以电子硬件、软件或二者的结合来实现。为了清楚地示出硬件和软件之 间的可交换性，以上对各种示例性的步骤和单元均以其功能性的形式进行总体上的描述。 这种功能性是以硬件实现还是以软件实现依赖于特定的应用和整个系统所实现的设计约 束。本领域技术人员能够针对每个特定的应用，以多种方式来实现所描述的功能性，但是这 种实现的结果不应解释为倒是背离本发明的范围。 利用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵 列(FPGA)或者其它可编程的逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑、分立硬件组件或者他们之 中的任意组合，可以实现或执行结合这里公开的实施例描述的各种示例性的单元。通用处 理器可能是微处理器，但是在另一种情况中，该处理器可能是任何常规的处理器、控制器、 微控制器或者状态机。处理器也可能被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组 合、多个微处理器、一个或者更多结合DSP核心的微处理器或者任何其他此种结构。
结合上述公开的实施例所描述的方法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的
6软件模块或者这二者的组合。软件模块可能存在于RAM存储器、闪存、R0M存储器、EPROM存 储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其他形式的 存储媒质中。 一种典型存储媒质与处理器耦合，从而使得处理器能够从该存储媒质中读信 息，且可向该存储媒质写信息。在替换实例中，存储媒质是处理器的组成部分。处理器和存 储媒质可能存在于一个ASIC中。该ASIC可能存在于一个用户站中。在一个替换实例中， 处理器和存储媒质可以作为用户站中的分立组件存在。 根据所述公开的实施例，可以使得本领域技术人员能够实现或者使用本发明。对 于本领域技术人员来说，这些实施例的各种修改是显而易见的，并且这里定义的总体原理 也可以在不脱离本发明的范围和主旨的基础上应用于其他实施例。以上所述的实施例仅为 本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任 何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种棋类控制装置，其特征在于，包括图像采集设备、信息处理单元、机械控制单元和用于拿起/放下棋子的机械手臂；所述图像采集设备用于采集棋盘和棋盘上棋子的图像信息；所述信息处理单元用于对图像采集设备采集到的图像进行分析，对各棋子进行定位，确定棋子的位置变化，并确定走棋策略；所述机械控制单元用于按信息处理单元所确定的走棋策略控制所述机械手进行相应的走棋或吃棋操作。
2. —种棋类控制装置，其特征在于，包括图像采集设备、通信单元、机械控制单元和 用于拿起/放下棋子的机械手臂；所述图像采集设备用于采集棋盘和棋盘上棋子的图像信息；所述通信单元用于将图像采集设备采集到的图像发送给外部，并接收来自外部的控制 命令；所述机械控制单元用于根据外部的控制命令控制所述机械手进行相应的走棋或吃棋 操作。
3. 如权利要求1或2所述的棋类控制装置，其特征在于，还包括图像采集设备控制单元，用于根据棋盘的大小和摆放位置自适应调整所述图像采集设 备的焦距和/或拍摄角度。
4. 如权利要求1或2所述的棋类控制装置，其特征在于，所述机械控制单元通过横、纵 两组电机控制所述机械手臂在二维滑轨上移动，完成相应的走棋或吃棋操作。
5. 如权利要求1、2、3或4所述的棋类控制装置，其特征在于，所述机械手臂包括机械臂 和连接于该机械臂一端的机械爪。
6. 如权利要求1、2、3或4所述的棋类控制装置，其特征在于，所述机械手臂包括机械臂 和连接于该机械臂一端的电磁铁。
7. 如权利要求1、2、3或4所述的棋类控制装置，其特征在于，所述图像采集设备是CCD摄像头。
8. —种棋类控制方法，其特征在于，包括 收到棋局开始指令后，采集棋盘和棋盘上棋子的图像信息； 判断是否先行；如果先行，则循环执行a、b，直至一方认输；否则，循环执行b、a，直至一方认输；其中a、 对采集到的图像进行分析，对各棋子进行定位，确定棋子的位置变化，确定走棋策 略，进行相应的走棋或吃棋；b、 待对方走棋或吃棋后，执行步骤a。
9. 如权利要求8所述的棋类控制方法，其特征在于，还包括根据棋盘的大小和摆放位置自适应调整所述图像采集设备的焦距和/或拍摄角度。
10. 如权利要求8所述的棋类控制方法，其特征在于，在b、a之间还包括 待对方走棋或吃棋后，判断对方是否违规；如果没有违规，则执行a ;否则，执行b。
全文摘要
一种棋类控制装置，包括图像采集设备、信息处理单元、机械控制单元和用于拿起/放下棋子的机械手臂；所述图像采集设备用于采集棋盘和棋盘上棋子的图像信息；所述信息处理单元用于对图像采集设备采集到的图像进行分析，对各棋子进行定位，确定棋子的位置变化，并确定走棋策略；所述机械控制单元用于按信息处理单元所确定的走棋策略控制所述机械手进行相应的走棋或吃棋操作。人们在利用本发明提供的装置进行棋类活动时，与真人下棋无异，这样不仅营造出真正的下棋气氛，还很方便，不需要人们，尤其是老人或孩子，学习更多的计算机知识。本发明还公开一种棋类控制方法。
文档编号A63F3/02GK101732852SQ20081022715
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月25日 优先权日2008年11月25日
发明者魏星, 鲍东山 申请人:北京新岸线移动多媒体技术有限公司