專利名稱：一種電子棋盤裝置及自動行棋方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電子技術，特別涉及一種電子棋盤裝置及自動行棋方法。
背景技術：
個人電腦和國際互聯(lián)網(wǎng)的普及，為棋類愛好者提供了更多的下棋方式，例如， 可以在個人電腦中安裝棋類對弈軟件進行人機對弈，或者通過國際互聯(lián)網(wǎng)與其他棋手進 行網(wǎng)絡對弈，但是這兩種方式都要求棋手在整個對弈過程中注視電腦屏幕，長時間注視 電腦屏幕會嚴重影響視力導致近視，尤其是青少年和兒童。專利申請CN101332357A設計了一種電子圍棋棋盤，專利申請200810216691.3 設計了一種電子象棋棋盤，而專利申請CN101380515A設計了一種電子棋類棋盤與電 腦系統(tǒng)進行交互的方法。當所設計的電子棋盤與外部電腦系統(tǒng)相連，并采用專利申請 CN101380515A所設計的交互方法交換行棋命令和數(shù)據(jù)時，電子棋盤與電腦系統(tǒng)組成一個 電子棋盤對弈系統(tǒng)，該電子棋盤對弈系統(tǒng)可以運行在5種對弈模式下，這些對弈模式的 詳細描述，請參見專利申請CN101380515A。采用這種電子棋盤對弈系統(tǒng)，棋手可以進 行人機對弈和網(wǎng)絡對弈，而由于這兩種電子棋盤都使用了真實的棋盤和棋子，且在對弈 過程中不需要注視電腦屏幕，因此保護了視力的同時還獲得真實的下棋體驗。專利申請CN101332357A所設計的電子棋盤有一個特點，就是在電子棋盤上設 置有行棋位置指示燈陣列，用于指示行棋位置(對于圍棋，行棋位置是指某一特定的棋 位，對于象棋，行棋位置是指一特定行棋路徑，即源行棋位置和目標行棋位置)，例如 在人機對弈模式下，這些行棋位置指示燈用于指出電腦系統(tǒng)的行棋位置；在棋譜演示模 式下，這些行棋位置指示燈用于指出每一步演示行棋的行棋位置；在網(wǎng)絡對弈模式下， 這些行棋位置指示燈用于指示網(wǎng)絡對端棋手的行棋位置。行棋位置指示燈指出行棋位置 后，需要棋手代替對方在棋盤上完成行棋。上述電子棋盤的主要缺點是在人機對弈模式和網(wǎng)絡對弈模式下，本地棋手必 須根據(jù)行棋位置指示燈所指示的行棋位置，代替對方在電子棋盤上完成行棋，即幫助對 方在棋盤上操縱棋子——這導致棋手產(chǎn)生“左手跟右手對弈”的感覺，從而降低了真實 下棋的體驗。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術的以上問題，本發(fā)明提供一種電子棋盤裝置及自動行棋方法， 用于在采用電子棋盤進行對弈活動時提高棋手的真實下棋體驗。為達到上述目的，本發(fā)明提供的一種電子棋盤裝置包括電子棋盤，所述電子棋 盤裝置還包括行棋裝置，所述行棋裝置與所述電子棋盤通信連接；其中，電子棋盤，用于獲取行棋命令，根據(jù)所述行棋命令向所述行棋裝置發(fā)送相應的 行棋控制指令；行棋裝置，用于接收所述電子棋盤發(fā)送的行棋控制指令，并根據(jù)所述行棋控制指令完成行棋過程。 本發(fā)明還提供了一種自動行棋方法，所述方法運用于電子棋盤以及與所述電子 棋盤通信連接的行棋裝置中，其中，所述方法包括電子棋盤獲取行棋命令，根據(jù)所述行棋命令向所述行棋裝置發(fā)送相應的行棋控 制指令；行棋裝置接收所述電子棋盤發(fā)送的行棋控制指令，并根據(jù)所述行棋控制指令完 成行棋過程。采用本發(fā)明設計的電子棋盤裝置及方法進行人機對弈或網(wǎng)絡對弈時，由行棋裝 置代替對方在棋盤上完成行棋，而不再由本地棋手代替對方完成行棋，這樣極大地提高 了對弈活動的真實體驗。


圖1為本發(fā)明實施例一種電子棋盤裝置的結構示意圖；圖2為本發(fā)明實施例一種電子棋盤裝置的邏輯結構示意圖；圖3為本發(fā)明實施例一種電子中國象棋棋盤與機械臂的安裝示意圖；圖4為本發(fā)明實施例一種電子國際象棋棋盤與機械臂的安裝示意圖；圖5為本發(fā)明實施例一種電子圍棋棋盤與機械臂的安裝示意圖；圖6為本發(fā)明實施例一種電子棋盤與機械臂建立通信連接的流程圖；圖7為本發(fā)明實施例一種電子棋盤對弈系統(tǒng)示意具體實施例方式本發(fā)明實施例提供一種可自動行棋的電子棋盤裝置，使得在使用電子棋盤進行 對弈活動時，棋手只需要完成自己的行棋，無須代替對方在電子棋盤上行棋，這樣可以 使棋手獲得更加真實的下棋體驗。如圖1所示，所述電子棋盤裝置，包括電子棋盤，所述電子棋盤裝置還包括行 棋裝置，所述行棋裝置與所述電子棋盤通信連接；其中，電子棋盤，用于獲取行棋命令，根據(jù)所述行棋命令向所述行棋裝置發(fā)送相應的 行棋控制指令；行棋裝置，用于接收所述電子棋盤發(fā)送的行棋控制指令，并根據(jù)所述行棋控制 指令完成行棋過程。在電子棋盤外部配備一個行棋裝置，在對弈過程中，由該行棋裝置代替對方在 電子棋盤上完成行棋。電子棋盤通過通信接口與行棋裝置連接，并使用該通信接口向行 棋裝置提供數(shù)據(jù)和命令，由行棋裝置在電子棋盤上執(zhí)行行棋。行棋裝置與電子棋盤通過 一個通信接口連接。通信接口可采用有線方式的直連接口，例如串行接口、并行接口、 USB接口或其他特定物理接口，也可以采用無線連接接口，例如紅外線接口和無線電接 口。當采用有線方式的直連接口時，行棋裝置與電子棋盤通過物理連接線連接，例如串 行連接線、并行連接線或USB連接線，此時，電子棋盤上還設置有連接插口，且電子棋 盤和行棋裝置都設置有相應的接口電路，例如RS232串口電路、USB接口電路或并行接 口電路，這些接口電路屬于現(xiàn)有成熟技術，本發(fā)明實施例不再詳細描述。
如圖2所示，電子棋盤主要用于獲取行棋命令，根據(jù)所述行棋命令和當前電子 棋盤上的棋子狀態(tài)向所述行棋裝置發(fā)送相應的行棋控制指令，具體包括行棋 命令獲取單元，用于獲取行棋命令；行棋控制指令發(fā)送單元，用于在所述行棋命令符合行棋規(guī)則的條件下，根據(jù)所 述行棋命令向所述行棋裝置發(fā)送相應的行棋控制指令?？蛇x地，所述電子棋盤還包括行棋檢查單元，用于檢測所述行棋命令獲取單元 獲取的行棋命令是否符合行棋規(guī)則。可選地，電子棋盤還可以包括人工智能單元，指示燈狀態(tài)控制、按鍵狀態(tài)檢測 等其他輔助功能。如果電子棋盤不包括人工智能單元，則需通過接收與電子棋盤通信連 接的網(wǎng)絡側發(fā)送的對弈方的行棋命令，或者通過接收與電子棋盤通信連接的本地電腦通 過人工智能計算出的行棋命令等方式來獲取行棋命令，此時，所述電子棋盤的行棋檢查 單元也可以在與電子棋盤通信連接的網(wǎng)絡側或本地電腦上實現(xiàn)。如果電子棋盤包括人工 智能單元，即內(nèi)置有高性能CPU，則通過執(zhí)行人工智能軟件直接計算行棋位置、向行棋 裝置發(fā)送行棋命令。指示燈狀態(tài)控制、按鍵狀態(tài)檢測等功能可參見申請人申請的專利 CN101332357A。所述行棋裝置主要用于接收所述電子棋盤發(fā)送的行棋控制指令，并根據(jù)所述行 棋控制指令完成行棋過程，具體包括行棋控制指令接收單元，用于接收所述電子棋盤發(fā)送的行棋控制指令；行棋控制單元，用于根據(jù)所述行棋控制指令進行行棋控制?？蛇x地，行棋裝置還可以包括查詢單元，用于根據(jù)所述接收的行棋控制指令查 詢對應的棋子物理坐標，具體為根據(jù)預先計算和存儲的每個棋位相對于行棋裝置定位 原點的相對位置來查詢具體行棋棋子的物理坐標。后面的實施例對“如何預先計算和存 儲每個棋位相對于行棋裝置定位原點的相對位置”等內(nèi)容進行了詳細描述?？蛇x地，行棋裝置還可以包括行棋反饋單元，用于完成行棋后，向所述電子棋 盤發(fā)送行棋完成反饋消息。行棋裝置每次完成行棋后，可以向電子棋盤發(fā)送一個行棋完成消息，以便電子 棋盤判斷行棋裝置的控制是否出現(xiàn)故障，例如，電子棋盤收到行棋裝置發(fā)送來的行棋完 成消息，但是電子棋盤檢測當前棋子狀態(tài)發(fā)現(xiàn)并未真正完成行棋，此時則說明行棋裝置 的控制出現(xiàn)了故障或偏差，電子棋盤可以產(chǎn)生告警信息，比如發(fā)出告警聲音等，以便棋 手及時作出處理，比如復位機械臂或取走機械臂。行棋裝置可以具有不同的物理形態(tài)，機械臂是其中的一種形態(tài)，本領域的技術 人員完全可以采用能夠完成接收行棋控制指令和進行行棋控制的其他行棋裝置來實現(xiàn)。下面對行棋裝置的一種形態(tài)_機械臂的物理結構進行詳細描述，一種具有多自 由度的機械臂，能夠完成類似人類手臂的各種動作，它通常不具備人工智能和感官系 統(tǒng)，例如視覺系統(tǒng)、聽覺系統(tǒng)和觸覺系統(tǒng)，因此機械臂的實現(xiàn)簡單，成本低廉，適合商 業(yè)應用。機械臂的主要功能，是根據(jù)電子棋盤的命令在電子棋盤上完成行棋，即執(zhí)行放 入棋子、取走棋子和移動棋子等動作。為了使產(chǎn)品具有更好用戶體驗，也可以將機械臂 設計成類似機器人的外觀和形狀。另外，機械臂也可以被機器人取代，此時，機器人不 需要執(zhí)行行棋計算和人工智能，也可以不設置視覺系統(tǒng)和位置檢測系統(tǒng)——即它是一個功能簡化的機器人。機械臂一般由電源、控制系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)、機械結構和棋子抓取裝置等組成， 其中控制系統(tǒng)就是機械臂的控制電路系統(tǒng)，它通常由各種傳感器、信號處理電路、中 央處理單元CPU和存儲單元RAM等組成，控制系統(tǒng)通過傳感器和外部接口收集各種信 號和命令，CPU執(zhí)行各種控制計算，最終將控制命令輸出到驅動系統(tǒng)，由驅動系統(tǒng)驅動 機械結構完成指定的動作，例如將位于機械臂末端的棋子抓取裝置移動到指定坐標位置 處；驅動系統(tǒng)，通常由一些微型動力設備組成，例如微型電機以及相應的減速機構，它 們?yōu)闄C械臂的各種動作提供動力和方向控制；機械結構，是機械臂的結構部件，包括底 座、立柱、臂桿等，也包括連接這些部件的中間部件，例如螺釘和螺拴；棋子抓取裝置 是機械臂的一個關鍵部件，它用于在電子棋盤上完成棋子的抓取、放置和移動等操作， 因此通常被安裝在機械臂的末端。例如，在棋子中嵌入磁性材料或鐵片，在機械臂末端 安裝一個自由垂直的圓柱體，圓柱體中設置一個電磁線圈，當機械臂末端的圓柱體到達 指定棋子位置后，控制電磁線圈通電，使電磁線圈產(chǎn)生磁力而將棋子吸附，然后可以移 動棋子，當棋子被移動到指定棋位處后，再控制電磁線圈斷電，由于電磁線圈不再產(chǎn)生 磁力而使棋子自動放置在指定棋位處，從而完成棋子的抓取、移動和放置。機械臂控制棋子抓取裝置移動時，必須先準確計算起點位置和終點位置的坐 標，甚至要求計算出移動的軌跡，這樣，機械臂的控制系統(tǒng)才能根據(jù)起點位置和終點位 置的坐標，計算出控制驅動系統(tǒng)的控制命令和數(shù)據(jù)，例如控制各電機轉動的方向和圈 數(shù)。下面對電子棋盤和行棋裝置(以機械臂為例)的定位安裝等進行相關說明。 圖3描述了電子中國象棋棋盤與機械臂的安裝位置，圖4描述了電子國際象棋棋 盤與機械臂的安裝位置，圖5描述了電子圍棋棋盤與機械臂的安裝位置。機械臂可以安 裝在電子棋盤的X軸所在一側，本發(fā)明實施例稱之為B(Bottom)側，也可以安裝在另一 側，本發(fā)明實施例稱之為T(Top)側，甚至還可以安裝在其他兩側，本發(fā)明實施例僅以B 側和T側為例進行描述。機械臂要控制棋子抓取裝置的運動軌跡，它必須設置有自己的坐標系統(tǒng)，例如 圖3中的“x-y”坐標系統(tǒng)，而該坐標系統(tǒng)的原點，本發(fā)明實施例稱之為機械臂的定位原 點。本發(fā)明實施例假定機械臂的定位原點位于機械臂底座的中心點處，而實際產(chǎn)品中， 定位原點的位置與機械臂的產(chǎn)品設計相關。如圖3、4和5所示，安裝機械臂時，要求機 械臂的定位原點與電子棋盤的軸對稱線對齊。為實現(xiàn)各種行棋計算，電子棋盤都設置有 坐標系統(tǒng)，坐標系統(tǒng)的設置請參見本申請人的其他專利申請CN101332357A和專利申請 200810216691.3的描述，這些坐標系統(tǒng)是電子棋盤為了計算行棋位置而設置的虛擬坐標 系統(tǒng)，在電子棋盤盤面上并沒有繪制出這樣的坐標系統(tǒng)。電子棋盤盤面上，每相鄰4個 棋位所組成的方格的寬度為“棋格寬度”；在B側和T側，最外邊的棋位到棋盤邊緣的 距離為“棋盤邊距”。為了使機械臂的安裝位置與電子棋盤的軸對稱線對齊，在電子棋盤和機械臂的 底座上需要設置用于安裝的定位孔，或者采取其他方式實現(xiàn)定位，例如，一種簡單方便 的安裝定位方法，就是在棋盤邊緣和機械臂底座的邊緣的固定位置處設置磁性材料，如 圖3所示，這樣當需要使用機械臂時，只要將機械臂的底座靠近電子棋盤B側或T側的中心位置處的棋盤邊緣，磁性材料將吸附在一起，自動完成安裝和定位，而不再使用機械 臂時，只要用力拉開機械臂即可將機械臂從電子棋盤處分離。 如圖6所示，電子棋盤與機械臂除了必須完成物理連接外，兩者還必須完成通 信連接。電子棋盤上電啟動后，周期地向通信接口發(fā)送連接請求消息，直至收到連接響 應消息。而機械臂每次收到連接請求消息后，立即應答一條連接響應消息。這樣，一旦 機械臂接入電子棋盤，很快便收到連接請求消息，而應答連接響應消息后，雙方就建立 了通信連接關系。當然，電子棋盤與機械臂之間還可以采用其他方法來建立通信連接， 例如，由機械臂周期地發(fā)送連接請求消息，而由電子棋盤應答連接響應消息。下面對如何預先計算和存儲每個棋位相對于行棋裝置(以機械臂為例)定位原點 的相對位置進行相關說明。機械臂要在電子棋盤上完成行棋，必須準確計算出每個棋位相對于機械臂定位 原點的相對位置，并存儲這些相對位置信息。即需要計算出每個棋位在機械臂“x-y” 坐標系統(tǒng)中的坐標，并存儲這些坐標，這樣，機械臂才能準確控制棋子抓取裝置的移動 行程和位置。一種可行的方法是，在機械臂安裝完成并完成與電子棋盤的通信連接后，電子 棋盤向機械臂提供關鍵數(shù)據(jù)，由機械臂計算并在內(nèi)存中存儲每個棋位相對于定位原點的 位置坐標。注對于不同的機械臂，它們的安裝底座可能具有不同的尺寸，而且它們的 定位原點也可能不同，因此，最佳地是由機械臂根據(jù)自身的尺寸和定位原點的位置，來 計算電子棋盤上各棋位相對于定位原點的位置坐標。其具體過程如下電子棋盤與機械臂建立通信連接后，電子棋盤立即向機械臂 發(fā)送一條數(shù)據(jù)指示消息，消息中攜帶以下參數(shù)
權利要求
1.一種電子棋盤裝置，包括電子棋盤，其特征在于，所述電子棋盤裝置還包括行棋 裝置，所述行棋裝置與所述電子棋盤通信連接；其中，電子棋盤，用于獲取行棋命令，根據(jù)所述行棋命令向所述行棋裝置發(fā)送相應的行棋 控制指令；行棋裝置，用于接收所述電子棋盤發(fā)送的行棋控制指令，并根據(jù)所述行棋控制指令 完成行棋過程。
2.根據(jù)權利要求1所述的電子棋盤裝置，其特征在于，所述電子棋盤具體包括 行棋命令獲取單元，用于獲取行棋命令；行棋控制指令發(fā)送單元，用于在所述行棋命令符合行棋規(guī)則的條件下，根據(jù)所述行 棋命令向所述行棋裝置發(fā)送相應的行棋控制指令； 所述行棋裝置具體包括行棋控制指令接收單元，用于接收所述電子棋盤發(fā)送的行棋控制指令； 行棋控制單元，用于根據(jù)所述行棋控制指令進行行棋控制。
3.根據(jù)權利要求2所述的電子棋盤裝置，其特征在于，所述電子棋盤還包括行棋檢查單元，用于檢測所述行棋命令是否符合行棋規(guī)則和檢測所述行棋命令是否 存在“吃子”行為。
4.根據(jù)權利要求2所述的電子棋盤裝置，其特征在于，所述電子棋盤還包括人工智能單元，用于計算行棋位置，發(fā)送相應的行棋命令給所述行棋命令獲取單元。
5.根據(jù)權利要求2所述的電子棋盤裝置，其特征在于，所述行棋裝置還包括 查詢單元，用于根據(jù)所述接收的行棋控制指令查詢對應的棋子物理坐標； 所述行棋控制單元用于根據(jù)所述行棋控制指令以及所述物理坐標進行行棋控制。
6.根據(jù)權利要求2所述的電子棋盤裝置，其特征在于，所述行棋裝置還包括 行棋反饋單元，用于完成行棋后，向所述電子棋盤發(fā)送行棋完成反饋消息；所述電子棋盤在接收到所述行棋完成反饋消息后，根據(jù)當前棋盤上的棋子狀態(tài)確認 是否真正完成行棋過程。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的電子棋盤裝置，其特征在于，所述電子棋盤獲取行棋命 令具體為獲取與電子棋盤通信連接的網(wǎng)絡側發(fā)送的行棋命令；或獲取與電子棋盤通信連接的本地電腦通過人工智能計算出的行棋命令；或獲取電子棋盤通過人工智能計算出的行棋命令。
8.根據(jù)權利要求1-6任一項所述的電子棋盤裝置，其特征在于，所述行棋裝置為一個 或多個機械臂。
9.一種自動行棋方法，其特征在于，所述方法運用于電子棋盤以及與所述電子棋盤 通信連接的行棋裝置中，其中，所述方法包括電子棋盤獲取行棋命令，根據(jù)所述行棋命令向所述行棋裝置發(fā)送相應的行棋控制指令；行棋裝置接收所述電子棋盤發(fā)送的行棋控制指令，并根據(jù)所述行棋控制指令完成行 棋過程。
10.根據(jù)權利要求9所述的自動行棋方法，其特征在于，所述方法具體包括電子棋盤獲取行棋命令，檢測所述行棋命令是否符合行棋規(guī)則；在所述行棋命令符合行棋規(guī)則的條件下，根據(jù)所述行棋命令向所述行棋裝置發(fā)送相 應的行棋控制指令；行棋裝置接收所述電子棋盤發(fā)送的行棋控制指令；并根據(jù)所述行棋控制指令進行行 棋控制。
11.根據(jù)權利要求9所述的自動行棋方法，其特征在于，所述電子棋盤獲取行棋命令 的步驟具體為獲取與電子棋盤通信連接的網(wǎng)絡側發(fā)送的行棋命令；或獲取與電子棋盤通信連接的本地電腦通過人工智能計算出的行棋命令；或電子棋盤通過自行計算行棋位置來獲取行棋命令。
12.根據(jù)權利要求9所述的自動行棋方法，其特征在于，所述方法還包括在電子棋盤與行棋裝置建立通信連接后，電子棋盤立即向行棋裝置發(fā)送一條數(shù)據(jù)指 示消息，所述數(shù)據(jù)指示消息攜帶關鍵參數(shù)；行棋裝置接收所述數(shù)據(jù)指示消息并獲得關鍵參數(shù)，并根據(jù)其定位原點的設置以及所 述關鍵參數(shù)計算和存儲電子棋盤盤面上每個棋位相對于定位原點的坐標。
13.根據(jù)權利要求12所述的自動行棋方法，其特征在于，所述行棋裝置接收行棋控制 指令并進行行棋控制的步驟具體包括行棋裝置根據(jù)所述接收的行棋控制指令以及所述存儲的每個棋位相對于定位原點的 坐標來查詢對應的棋子物理坐標，并根據(jù)所述行棋控制指令以及所述物理坐標進行行棋 控制。
14.根據(jù)權利要求12所述的自動行棋方法，其特征在于，所述方法具體包括電子棋盤獲取行棋命令，檢測所述行棋命令是否符合行棋規(guī)則；如果不符合規(guī)則，則反饋出錯信息；如果符合規(guī)則，則根據(jù)所述行棋命令和當前電子棋盤上的棋子狀態(tài)進 一步判斷是否有被吃棋子；如果有，則在行棋控制指令中指示本次行棋信息和被吃棋子 信息；如果沒有，則在行棋控制指令中指示行棋信息；行棋裝置收到行棋控制指令后，根據(jù)行棋信息以及所述存儲的每個棋位相對于定位 原點的坐標來查詢相關棋位的物理坐標，并根據(jù)所述行棋控制指令以及所述物理坐標進 行行棋控制。
15.根據(jù)權利要求9所述的自動行棋方法，其特征在于，所述方法還包括行棋裝置 完成行棋后，向所述電子棋盤發(fā)送行棋完成反饋消息；所述電子棋盤接收到所述行棋完成反饋消息后，根據(jù)當前棋盤上的棋子狀態(tài)確認是 否真正完成行棋過程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電子棋盤裝置及自動行棋方法，所述電子棋盤裝置包括電子棋盤和行棋裝置，所述行棋裝置與所述電子棋盤通信連接；其中，電子棋盤，用于獲取行棋命令，根據(jù)所述行棋命令向所述行棋裝置發(fā)送相應的行棋控制指令；行棋裝置，用于接收所述電子棋盤發(fā)送的行棋控制指令，并根據(jù)所述行棋控制指令完成行棋過程。采用本發(fā)明設計的電子棋盤裝置及自動行棋方法進行人機對弈或網(wǎng)絡對弈時，由行棋裝置代替對方在棋盤上完成行棋，而不再由本地棋手代替對方完成行棋，這樣可以極大地提高棋手的真實下棋體驗。
文檔編號A63F3/02GK102008816SQ20091018988
公開日2011年4月13日 申請日期2009年9月7日 優(yōu)先權日2009年9月7日
發(fā)明者周四紅 申請人:周四紅