圍棋自動上子機構的制作方法

本發明涉及一種圍棋自動上子機構，特別是指一種能夠按照圍棋機器人指令將單顆棋子輸送到指定位置的自動裝置。

背景技術：

圍棋機器人對于圍棋的推廣和教學具有重要意義，通過計算機軟件和機器人手臂實現與人之間的對弈，可用于專業棋手訓練或者業余下棋娛樂。由于該類圍棋機器人只能從定點取子，因此需要與機器人配套上子結構。上子結構可接受機器人的指令控制出子節拍、出子的顏色以及出子的朝向(保證平面朝下，凸面朝上)。

圍棋的上子作業與一般工業上的上料作業存在如下區別：1)低噪聲要求，由于上子結構位于棋盤近旁，過大的噪聲會對對弈者造成干擾；2)棋子分黑白色，所以能按夠機器人指令上黑子或者白子，此功能對于擺殘局至關重要。另外，由于圍棋棋子數目多，如果對棋子提出內嵌磁鐵、更換特種材料等要求，會提高圍棋機器人的長期使用成本，適用性不高。因此很難直接將工業上料機構應用到圍棋機器人應用中。

技術實現要素：

本發明解決的技術問題是：針對現有的工業上料機構無法直接獲得適用于普通材質圍棋棋子的上子機構，本發明提供一種新型的圍棋機器人專用的自動上子機構。

本發明采用如下技術方案實現：

一種圍棋自動上子機構，包括：

若干棋桶1，用于按順序疊裝棋子，所述棋桶1的底部設有推出棋子的通道；

轉臺組件2，所述轉臺組件2具有一中心軸205，所述棋桶1以中心軸為中心均勻布置，通過驅動部件驅動轉臺組件繞中心軸軸線轉動；

推子組件3，所述推子組件3具有往復運動的推子滑塊304，所述推子滑塊304位于棋桶底部通道一側，朝固定方向推出位于棋桶底部的棋子；

滑道組件4，所述滑道組件4位于棋桶底部通道另一側，用于接收并定位棋子。

進一步的，所述棋桶1的底部通道包括設置在棋桶底部側面上的出棋口102和推棋口103，所述出棋口102和推棋口103設置在棋桶截面同一直徑方向的兩端；

其中，所述出棋口102與滑道組件4對接，出棋口最大開口寬度不小于棋子的直徑，其高度大于一顆棋子的厚度并不超過兩顆疊放棋子的厚度；

所述推棋口103位于推子滑塊304的運動方向上，推棋口最大開口寬度小于棋子的直徑并超過推子滑塊304的寬度，其高度超過推子滑塊厚度。

進一步的，所述棋桶1的底面設有供芯棒出入的開口。

在本發明中，所述轉臺組件2包括一圓形轉臺202，所述轉臺202的同一圓周上等角度布置有若干棋桶孔206，所述棋桶1開口朝上固定安裝在棋桶孔中；所述轉臺202的圓心與中心軸205安裝連接，所述轉臺202或中心軸205通過齒輪傳動系統204與轉臺步進電機201連接。

進一步的，所述棋桶1的上部設有法蘭臺101，所述棋桶1通過法蘭臺101固定安裝在轉臺上。

進一步的，所述法蘭臺101具有切邊104，法蘭臺101嵌裝在棋桶孔206周邊的同截面凹槽中，實現棋桶的周向安裝固定；在棋桶孔206側邊設置定位螺釘203，將法蘭臺101壓緊在轉臺上，實現棋桶的軸向安裝固定。

在本發明中，所述推子組件3還包括曲柄302、連桿303和推子步進電機301；所述連桿303與推子滑塊304鉸接，所述推子滑塊304滑動裝配在導槽305中，所述曲柄302一端與連桿303鉸接，另一端與推子步進電機301的輸出軸連接。

在本發明中，所述滑道組件4包括一滑臺402，所述滑臺402上設有一傾角大于20°的滑道，滑道的高處與棋桶底部通道對接，低處延伸設有僅能容納一顆棋子的水平段，用于機器人手臂抓取棋子。

進一步的，所述滑臺402的水平段設有與棋子接觸的彈片403，所述彈片403與位置傳感器404連接。

本發明可根據機器人指令輸出單個白子或黑子到指定位置可將上子動作分為兩個模式：殘局模式和對弈模式。

在殘局模式下，在轉臺組件中的所有棋桶內間隔放入裝有黑子和白子的棋桶(即同一棋桶內的棋子顏色相同，相鄰棋桶內的棋子顏色不同)，根據圍棋機器人下一個子顏色需求，將對應裝有對應顏色棋子的棋桶轉至上子工位(即推子組件和滑道組件之間的位置)，然后通過推子組件的推子滑塊將棋桶最下方棋子推入棋子滑道，一段時間后如果滑道上的傳感器無信號，則說明當前棋桶孔無棋子，控制轉臺旋轉兩個工位，將下一個裝同色棋子的棋桶轉至上子工位，然后重復推子動作，機器人手臂根據計算機軟件從定點位置進行取子，直至轉臺上白色或者黑色的棋子均用光為止，此時停機、報警，添加用光的棋子。

在對弈模式下，棋手執白子或黑子，轉臺組件中的所有棋桶裝都有與棋手對弈的另一顏色的棋子，機器人發出上子指令后，首先將棋桶轉至上子位，推子組件的推子滑塊將棋桶最下方棋子推入棋子滑道，一段時間后如果滑道上的傳感器無信號，則說明當前棋桶孔無棋子，轉臺旋轉一個工位，將下一個裝同色棋子的棋桶轉至上子工位，然后重復上述推子、轉臺轉動動作，直至所有棋子用完為止，停機、報警，添加用完的棋子到棋桶中。

本發明具有如下有益效果

(1)采用專用的設計結構，上子過程中無明顯噪音，有益于保持對弈環境的安靜；

(2)上子過程與機器人完全自動銜接，無需人工干涉，只需要棋子用盡后添加(可根據棋局的棋子數量一次性填裝最大量的棋子數量，即可避免添加棋子)；

(3)上子過程中對圍棋棋子的材質、制造工藝無特殊要求，可直接適用普通材質圍棋棋子的上子結構和上子方法，節省成本。

以下結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步說明。

附圖說明

圖1為實施例中的圍棋機器人自動上子機構的整體示意圖。

圖2為實施例中的棋桶主剖視圖。

圖3為實施例中的棋桶俯視圖。

圖4為實施例中的轉臺組件示意圖。

圖5為實施例中的推子組件示意圖。

圖6為實施例中的滑道組件示意圖。

圖中標號：

1-棋桶，101-法蘭臺，102-出棋口，103-推棋口，104-切邊；

2-轉臺組件，201-轉臺步進電機，202-轉臺，203-定位螺釘，204-齒輪傳動系統，205-中心軸，206-棋桶孔；

3-推子組件，301-推子步進電機，302-曲柄，303-連桿，304-推子滑塊，305-導槽，306-電機安裝支架；

4-滑道組件，401-棋子，402-滑臺，403-彈片，404-位置傳感器。

具體實施方式

實施例

參見圖1，圖示中的圍棋機器人自動上子機構為本發明的優選實施方式，主要包括棋桶1、轉臺組件2、推子組件3和滑道組件4四大部分，其中棋桶1用于填裝棋子，可根據轉臺組件的大小設置相應數量的棋桶，轉臺組件2用于安裝棋桶并且驅動棋桶至上子工位進行出子，推子組件3用于將棋桶最底部的棋子推送至滑道組件4中，滑道組件4則用于將推出的棋子導向定位至機器人手臂抓取棋子的指定位置。

如圖2和圖3所示，棋桶1為桶狀部件，一端開口，從開口處向棋桶內按順序填裝棋子，所有的棋子底部平面朝下在棋桶內豎直疊放，在棋桶1的底部設有推出棋子的通道，從該通道將最底端的棋子推出，上部的棋子在重力作用下自動下移，實現棋子的自動上子。棋桶1的內徑略大于棋子直徑，便于棋子能夠在棋桶內自由滑移，但是棋桶的直徑應避免棋子在疊裝過程中發生垮塌，本實施例中的棋桶1的深度能夠容納15-22顆棋子疊裝。

本實施例在棋桶的桶身側面上還開有一條小于棋子半徑的豎直縫，可通過該豎直縫實時觀察桶內棋子數量及填裝情況。

結合參見圖4，轉臺組件2包括轉臺步進電機201、轉臺202、定位螺釘203、齒輪傳動系統204和中心軸205等部件，轉臺組件整體的中心與中心軸205軸線重合，棋桶1以中心軸為中心均勻布置在圓形的轉臺202的同一圓周上。轉臺202的圓心與中心軸205安裝連接，轉臺202可與中心軸205固定連接，中心軸205通過軸承固定安裝在軸承座上，將轉臺202或中心軸205通過齒輪傳動系統204與轉臺步進電機201連接，驅動轉臺和中心軸一同轉動；也可將轉臺202與中心軸205之間通過軸承連接，中心軸固定不動，轉臺202通過齒輪傳動系統204與轉臺步進電機201連接，驅動轉臺單獨繞中心軸軸線轉動。

本實施例中的轉臺步進電機通過傳動齒輪驅動轉臺上的棋桶轉動，轉臺每次轉動的角度可精確控制，轉動角度根據若干棋桶分割轉臺的角度來決定，實現所有棋桶均能夠精確轉動至推子組件和滑道組件之間的上子工位處。

具體結合圖4以及圖2和圖3，轉臺202的同一圓周上等角度布置有若干棋桶孔206，棋桶1開口朝上固定安裝在棋桶孔206中，棋桶孔及棋桶的數量根據棋盤的棋子數量及對弈模式進行調整，最少應當不低于兩個，保證一個處于上子工位，另一個可以進行棋子填裝。棋桶1的外徑等于棋桶孔的直徑，在棋桶1的上部設有突出的法蘭臺101，法蘭臺101設有一側切邊104，在棋桶孔206的周邊設有一與法蘭臺截面相同的凹槽，法蘭臺101嵌裝在棋桶孔206周邊的同截面凹槽中，實現棋桶的軸向定位和周向安裝固定，防止棋筒在棋筒孔內轉動，同時在棋桶孔206側邊設置定位螺釘203，將法蘭臺101壓緊在轉臺上，實現棋桶的軸向安裝固定，本實施例中的定位螺釘203采用半圓形定位螺釘，通過螺釘和半圓形的壓緊墊片實現棋桶的軸向固定，更換棋桶時，只需要通過螺釘將半圓形壓緊墊片松開，并轉到一側，即可將棋桶從棋桶孔中抽出，便于棋桶的快速更換。

本實施例中棋桶1的底部通道包括設置在棋桶底部側面上的出棋口102和推棋口103，出棋口102和推棋口103設置在棋桶截面同一直徑方向的兩端。

其中，出棋口102與滑道組件4對接，出棋口最大開口寬度不小于棋子的直徑，本實施例中的出棋口為棋桶截面180°開槽，其開口寬度與棋桶的內徑相同，略大于棋子的直徑，保證棋子能夠順利推出，同時出棋口102的高度大于一顆棋子的厚度并不超過兩顆疊放棋子的厚度，避免推送底部棋子的過程中將與之接觸的上方一顆棋子通過摩擦連帶推出。

推棋口103位于推子滑塊304的運動方向上，推棋口最大開口寬度小于棋子的直徑并超過推子滑塊304的寬度，本實施例中的推棋口103為棋桶截面小于180°的開槽，棋子不能夠從推棋口進出，同時推棋口和出棋口之間留有部分棋桶側面，保證棋桶側面與棋桶底面的連接，推棋口103的高度超過推子組件中推子滑塊的厚度，有利于推子滑塊順利進出推送棋子。

進一步的，棋桶1的底面設有供芯棒出入的開口，該開口的直徑約為2/3棋子直徑，在裝子時，可供略小于其直徑的芯棒出入，芯棒用于減少棋子裝入棋桶底部的距離，以防止裝子時棋子直接落入棋桶底部的過程發生朝向變化。在裝子過程中，芯棒可手動或者自動從棋桶中抽出，裝子動作在本發明的外部進行。

具體參見圖1和圖5，推子組件3包括推子步進電機301、曲柄302、連桿303、推子滑塊304、導槽305和電機安裝支架306等部件，推子組件3與曲柄302和連桿303構成曲柄滑塊機構，實現往復運動進而推動棋桶底部的棋子，具體的，推子滑塊304滑動裝配在導槽305中，連桿303一端與推子滑塊304鉸接，曲柄302一端與連桿303的另一端鉸接，曲柄302的另一端與推子步進電機301的輸出軸連接，由推子步進電機301在上子動作時做周期性轉動，通過曲柄滑塊機構將旋轉運動轉換成推子滑塊的周期性往復直線運動。推桿應能順利出入處于上子工位棋桶的推棋口103。在推子滑塊304上可設置推桿用于推送棋子，推桿同樣能順利出入處于上子工位棋桶的推棋口。推子滑塊的徑向行程大于棋桶外徑，當推子滑塊位于電機近端時應能全部退出處于上子工位的棋桶區域，避免轉臺在轉位時棋筒和推子滑塊發生干涉，位于電機遠端時應能確保將棋子從棋桶內全部推出，避免棋子推出后不能正常滑至滑道組件的指定位置。

本實施例中的推子組件3固定設置在棋桶的內側，朝外推出位于棋桶底部的棋子至外側設置的滑道組件4中。

結合參見圖1和圖6，滑道組件4，滑道組件4位于棋桶底部通道的外側，用于接收并定位棋子，滑道組件4具體包括滑臺402、彈片403和位置傳感器404，滑臺402包括一段傾角大于20°的滑道和低處延伸的水平段，滑道的高處與棋桶底部通道對接，滑道的寬度比棋子401直徑大1-2mm，便于棋子401能夠順利在滑道上滑行，低處的水平段僅能容納一顆棋子，用于機器人手臂抓取棋子，滑臺402的水平段設有與棋子接觸的彈片403，彈片403與位置傳感器404連接，位置傳感器可采用微動開關，將彈片的變形量轉換成棋子到位的位置信號，在有棋子401從滑道滑下時，彈片與棋子接觸并發生微小形變，傳遞位置信號至位置傳感器，得到棋子上子的位置信號，進一步控制機器人手臂進行棋子抓取。

本實施例的上子過程如下，預先將圍棋棋子按照平面朝下的方向裝入棋桶1，根據對陣模式的不同分為間隔裝入黑子、白子的棋桶或者所有棋桶裝入同一種顏色棋子，根據模式不同將需要的棋桶轉至上子工位，然后通過推子組件3的推子滑塊將棋桶最下方棋子推入滑道組件4，滑道組件上的位置傳感器404記錄抓子位有無棋子及抓子數量，控制圍棋機器人抓子完成后，轉臺202旋轉下一個棋桶至指定上子工位，然后重復上述過程，直至所有棋子用完為止，停機、報警。

具體的，本實施例根據機器人指令輸出單個白子或黑子到指定位置可將上子動作分為兩個模式：殘局模式和對弈模式。

在殘局模式下，在轉臺組件中的所有棋桶內間隔放入裝有黑子和白子的棋桶即同一棋桶內的棋子顏色相同，相鄰棋桶內的棋子顏色不同，根據圍棋機器人下一個子顏色需求，將對應裝有對應顏色棋子的棋桶轉至上子工位即推子組件和滑道組件所在位置，然后通過推子組件的推子滑塊將棋桶最下方棋子推入棋子滑道，一段時間后如果滑道上的傳感器無信號，則說明當前棋桶孔無棋子，控制轉臺旋轉兩個工位，將下一個裝同色棋子的棋桶轉至上子工位，然后重復推子動作，機器人手臂根據計算機軟件抓子進行殘局擺放，直至轉臺上白色或者黑色的棋子均用光為止，此時停機、報警，添加用光的棋子。

在對弈模式下，棋手執白子或黑子，轉臺組件中的所有棋桶裝都有與棋手對弈的另一顏色的棋子，機器人發出上子指令后，首先將棋桶轉至上子位，推子組件的推子滑塊將棋桶最下方棋子推入棋子滑道，一段時間后如果滑道上的傳感器無信號，則說明當前棋桶孔無棋子，轉臺旋轉一個工位，將下一個裝同色棋子的棋桶轉至上子工位，然后重復上述推子、轉臺轉動動作，直至所有棋子用完為止，停機、報警，添加用完的棋子到棋桶中。

如上，便可以較好地實現本發明，上述實施例僅為本發明的較佳實施例，并非用來限定本發明的實施范圍；即凡依本發明內容所作的均等變化與修飾，都為本發明權利要求保護的范圍所涵蓋。