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[摘 要]五子棋对弈机器人是一款供人们休闲和娱乐的机器人，而娱乐机器人是机器人领域中一支非常具有发展前景的新生力量。本文结合首钢象棋机器人的模型以及C语言程序代码编写等技术，依托自主研究的电子五子棋棋盘系统，并将其引进到了五子棋机器人对弈系统，实现了对五子棋棋局的控制、扫描和记录。利用机械手的方式实现了真正五子棋的人机对弈。
[关键词]机器人 程序代码 机械手 人机对弈
中图分类号：TP242 文献标识码：TP 文章编号：1009―914X（2013）22―0579―01
0.引言
2007年12月郑州机械研究所所研制的“中国象棋机器人”完成了安装和调试工作。“中国象棋机器人”可以进行人与机器人之间的对弈，并且在2008年元旦在郑州科学技术馆向观众展出，使观众对智能型机器人有了一个直观的感性认识，在娱乐过程中感知现代科学技术的发展。
我们所设计的这一款五子棋机器人，其主要用慧鱼模型搭建，不仅能服务于人类，而且能和人类进行互动娱乐。强调的是人机交互式娱乐和使用者的情感体验，具有让主人身心愉悦的特点，可以让主人在百忙之中，得到放松，得到娱乐。五子棋对弈机器人系统能够实现机器人和人类“面对面”的直接对弈，它既可以陪老年人下棋，排解老年人的孤单寂寞；又可以和适龄儿童下棋，开发孩子的智力和培养孩子对棋术的热爱。本文将从以下几个方面来详细的介绍五子棋对弈机器人的实际过程。
1.机器人的总体方案设计
设计一个能与人类进行对弈五子棋的机器人，我们首先要考虑的就是棋盘，这种棋盘是带有五子棋功能的棋盘，且棋盘上有能双向移动的拾起装置，便于机械手抓取棋子。
如何实现机械手精确控制抓取棋子，让每个棋子落到准确的位置。而且对弈机器人还要有自己的“思想”，能完成确定棋子的位置、计算落棋的位置、自动取子下棋的全过程。这一系列的功能就得通过选择合理的元件；编写正确的控制程序；以及后期的调试来实现。
1.1棋盘与棋子
电子棋盘由PCB板印制而成，是一个8*8的棋盘，一共64个棋子位置。棋子是大小一样金属棋子，具体的是一个金属柱体，采用单面喷漆即圆柱体的侧面喷漆，分为黑子和白子，上底面和下底面可以导电，棋子落到棋盘上面可以连通棋盘上面的电路。
1.2主要元件
主要元件包括：马达，用于驱动模型。9V直流，最大功率1.1W，转速7000rpm；齿轮箱，装在马达上，降低马达转速，输出比65：1；导轨，在棋盘上用于横梁的移动；横梁，用于拾起装置的移动；电子棋盘等。
1.3 拾起装置
1.3.1拾起装置的自由度
在设计中，要实现机械手抓取棋子的移动，就是依靠这个棋盘上方的拾起装置，棋盘的两侧有一组平行的导轨，一个在电子棋盘上方的横梁可以沿着导轨在棋盘上方进行双向运动。机器人的拾起装置安装在横梁上面，并且可以在横梁上面进行双向运动。假设横梁在电子棋盘上面的运动轨迹为X轴，拾起装置在横梁上面的运动轨迹为Y轴，我们可以X轴、Y轴的具体坐标，控制拾起装置的位置，来对棋子的落下位置进行精确定位。
1.3.2拾起装置的运动与定位
拾起装置由一组用于定位的红外对管、一个用以对拾起装置进行升降的升降装置和一个用于拾起五子棋棋子的电磁铁组成。
红外对管是由一组红外线发射装置和红外线接收装置组成的，红外线发射装置和接受装置在工作状态下，一直开启，每经过定位孔一次，红外线接收装置接收到一次红外线信号，记录一次所在的位置。
机器人进行下棋时，拾起装置移动到（0，0）点，下降到金属五子棋子上方，电磁铁加电，吸起五子棋子。然后横梁沿着导轨进行移动，红外对管开始工作，进行定位，当移动到既定位置的时候，拾起装置在横梁上面进行移动，移动到给定的坐标位置，拾起装置下降到电子棋盘的上方，电磁铁断电，使五子棋子落到棋盘上面，连通棋盘上面的电路。电子棋盘延迟扫描，用以确定棋子落下的具体位置。当确定棋子的位置后，拾起装置回复到初始位置，即（0，0）点，完成一个下棋步骤，等待人类下棋。
拾起装置的运动可以通过横梁在导轨上的运动和拾起装置在横梁上面的运动实现，拾起装置在电机的带动下，可以上升和下降；用电磁铁吸引棋子可以实现棋子的抓起和释放。
假设横梁在电子棋盘上面的运動轨迹为X轴，拾起装置在横梁上面的运动轨迹为Y轴，可以用坐标轴、X轴Y轴的具体坐标，控制拾起装置的位置，来对棋子的落下位置进行精确定位。
横梁在电子棋盘上面运动是通过固定在棋盘两侧的导轨实现的，横梁可以沿着导轨在棋盘上方进行双向运动，在导轨上面固定有一个带有定位孔的纸带，纸带被红外对管夹持，红外对管固定在横梁和棋盘导轨的接触部分，当横梁在导轨上面运动的时候，红外对管一直处于工作状态，当经过定位孔的时候，红外线接收器接收到红外信号，记录下横梁所在的位置即X轴的坐标。可以通过控制横梁经过的定位孔的位置来确定横梁的位置。棋盘导轨的定位孔编号为0～8，0为初始位置孔，是电子棋盘旁边的棋子槽，用来存放五子棋子。
在横梁内部内置一个被红外对管夹持的带有定位孔的纸带，红外对管固定在拾起装置的底部，当拾起装置在横梁上面运动的时候，红外对管一直处于工作状态，当经过定位孔的时候，红外线接收器接收到红外信号，记录下拾起装置所在的位置即Y轴的坐标。可以通过控制拾起装置经过的定位孔的位置来确定拾起装置的具体位置。横梁内部的定位孔编号0～7，0号孔为初始位置孔。
2 总结
机器人是未来的一个研究方向，如何更好的利用它来为我们人类服务是人类探索和研究的它的前提。我们所研究的五子棋对弈机器人在程序上赋予了它人类的“思想”，不仅让与其对弈的人类得到了娱乐放松，而且可以得到棋艺上的锻炼。可谓是“一举两得”。但是，要实现这个机器人的大批量生产，就需要我们开发出相对应的电子棋盘和相对应的应用程序，制作出适合的棋子。以及更好的去完善这个系统的调试和外观的更人性化。
[关键词]机器人 程序代码 机械手 人机对弈
中图分类号：TP242 文献标识码：TP 文章编号：1009―914X（2013）22―0579―01
0.引言
2007年12月郑州机械研究所所研制的“中国象棋机器人”完成了安装和调试工作。“中国象棋机器人”可以进行人与机器人之间的对弈，并且在2008年元旦在郑州科学技术馆向观众展出，使观众对智能型机器人有了一个直观的感性认识，在娱乐过程中感知现代科学技术的发展。
我们所设计的这一款五子棋机器人，其主要用慧鱼模型搭建，不仅能服务于人类，而且能和人类进行互动娱乐。强调的是人机交互式娱乐和使用者的情感体验，具有让主人身心愉悦的特点，可以让主人在百忙之中，得到放松，得到娱乐。五子棋对弈机器人系统能够实现机器人和人类“面对面”的直接对弈，它既可以陪老年人下棋，排解老年人的孤单寂寞；又可以和适龄儿童下棋，开发孩子的智力和培养孩子对棋术的热爱。本文将从以下几个方面来详细的介绍五子棋对弈机器人的实际过程。
1.机器人的总体方案设计
设计一个能与人类进行对弈五子棋的机器人，我们首先要考虑的就是棋盘，这种棋盘是带有五子棋功能的棋盘，且棋盘上有能双向移动的拾起装置，便于机械手抓取棋子。
如何实现机械手精确控制抓取棋子，让每个棋子落到准确的位置。而且对弈机器人还要有自己的“思想”，能完成确定棋子的位置、计算落棋的位置、自动取子下棋的全过程。这一系列的功能就得通过选择合理的元件；编写正确的控制程序；以及后期的调试来实现。
1.1棋盘与棋子
电子棋盘由PCB板印制而成，是一个8*8的棋盘，一共64个棋子位置。棋子是大小一样金属棋子，具体的是一个金属柱体，采用单面喷漆即圆柱体的侧面喷漆，分为黑子和白子，上底面和下底面可以导电，棋子落到棋盘上面可以连通棋盘上面的电路。
1.2主要元件
主要元件包括：马达，用于驱动模型。9V直流，最大功率1.1W，转速7000rpm；齿轮箱，装在马达上，降低马达转速，输出比65：1；导轨，在棋盘上用于横梁的移动；横梁，用于拾起装置的移动；电子棋盘等。
1.3 拾起装置
1.3.1拾起装置的自由度
在设计中，要实现机械手抓取棋子的移动，就是依靠这个棋盘上方的拾起装置，棋盘的两侧有一组平行的导轨，一个在电子棋盘上方的横梁可以沿着导轨在棋盘上方进行双向运动。机器人的拾起装置安装在横梁上面，并且可以在横梁上面进行双向运动。假设横梁在电子棋盘上面的运动轨迹为X轴，拾起装置在横梁上面的运动轨迹为Y轴，我们可以X轴、Y轴的具体坐标，控制拾起装置的位置，来对棋子的落下位置进行精确定位。
1.3.2拾起装置的运动与定位
拾起装置由一组用于定位的红外对管、一个用以对拾起装置进行升降的升降装置和一个用于拾起五子棋棋子的电磁铁组成。
红外对管是由一组红外线发射装置和红外线接收装置组成的，红外线发射装置和接受装置在工作状态下，一直开启，每经过定位孔一次，红外线接收装置接收到一次红外线信号，记录一次所在的位置。
机器人进行下棋时，拾起装置移动到（0，0）点，下降到金属五子棋子上方，电磁铁加电，吸起五子棋子。然后横梁沿着导轨进行移动，红外对管开始工作，进行定位，当移动到既定位置的时候，拾起装置在横梁上面进行移动，移动到给定的坐标位置，拾起装置下降到电子棋盘的上方，电磁铁断电，使五子棋子落到棋盘上面，连通棋盘上面的电路。电子棋盘延迟扫描，用以确定棋子落下的具体位置。当确定棋子的位置后，拾起装置回复到初始位置，即（0，0）点，完成一个下棋步骤，等待人类下棋。
拾起装置的运动可以通过横梁在导轨上的运动和拾起装置在横梁上面的运动实现，拾起装置在电机的带动下，可以上升和下降；用电磁铁吸引棋子可以实现棋子的抓起和释放。
假设横梁在电子棋盘上面的运動轨迹为X轴，拾起装置在横梁上面的运动轨迹为Y轴，可以用坐标轴、X轴Y轴的具体坐标，控制拾起装置的位置，来对棋子的落下位置进行精确定位。
横梁在电子棋盘上面运动是通过固定在棋盘两侧的导轨实现的，横梁可以沿着导轨在棋盘上方进行双向运动，在导轨上面固定有一个带有定位孔的纸带，纸带被红外对管夹持，红外对管固定在横梁和棋盘导轨的接触部分，当横梁在导轨上面运动的时候，红外对管一直处于工作状态，当经过定位孔的时候，红外线接收器接收到红外信号，记录下横梁所在的位置即X轴的坐标。可以通过控制横梁经过的定位孔的位置来确定横梁的位置。棋盘导轨的定位孔编号为0～8，0为初始位置孔，是电子棋盘旁边的棋子槽，用来存放五子棋子。
在横梁内部内置一个被红外对管夹持的带有定位孔的纸带，红外对管固定在拾起装置的底部，当拾起装置在横梁上面运动的时候，红外对管一直处于工作状态，当经过定位孔的时候，红外线接收器接收到红外信号，记录下拾起装置所在的位置即Y轴的坐标。可以通过控制拾起装置经过的定位孔的位置来确定拾起装置的具体位置。横梁内部的定位孔编号0～7，0号孔为初始位置孔。
2 总结
机器人是未来的一个研究方向，如何更好的利用它来为我们人类服务是人类探索和研究的它的前提。我们所研究的五子棋对弈机器人在程序上赋予了它人类的“思想”，不仅让与其对弈的人类得到了娱乐放松，而且可以得到棋艺上的锻炼。可谓是“一举两得”。但是，要实现这个机器人的大批量生产，就需要我们开发出相对应的电子棋盘和相对应的应用程序，制作出适合的棋子。以及更好的去完善这个系统的调试和外观的更人性化。