一种智能棋类系统的制作方法

[技术领域]

本实用新型涉及棋具技术领域，具体地说是一种智能棋类系统。

[

背景技术：
]

智能棋类系统通过对现有的国际象棋、中国象棋、日本将棋等棋类游戏的棋盘与棋子进行改造，并增加相应的电子智能设备，使得传统的棋类游戏变得智能化。智能棋类系统需要能够完成棋子位置识别、棋子自动移动、人机对弈时棋子的计算、网络远程对弈等功能。

现有的棋子位置识别方法有采用摄像头拍摄棋盘，该方法需要在棋盘上方架设摄像头，导致棋盘体积较大，使用不便；有使用光电信号对每一个棋子位置上是否有棋子进行判断，该方法要求需要在棋盘表面开孔，影响棋盘表面美观；有采用单一磁信号对棋子进行判断，该方法无法区分对弈双方的棋子；有使用rfid技术，对每一个棋子标记具体的rfid标签，该方法需要在每一个棋子可能的放置增加rfid读取电路，导致设备电路复杂，重量较大。

现有的采用磁或光电传感器检测的电路，采用的方式交叉矩阵式检测电路，该种检测电路会占用较多的嵌入式系统io资源。

现有的棋子移动方式有采用棋盘旁的机械臂或棋盘上方的机械结构对棋子进行搬运，该种方法导致棋盘美观度较差，体积较大且存在机械伤人的风险；有采用在每个棋子的位置放置可以升降的机构并加入显示屏，通过动态变化每个显示屏上显示的内容来模拟棋子的移动，该种方法需要的显示屏较多，且没有真实移动棋子的感觉。

此外，现有的人机对弈或远程对弈时，棋子移动的计算处理方式为使用电子计算机进行计算或网络通信，该种方法的需要在棋盘旁放置较大的计算机，导致整个棋盘体积较大；有方法采用智能手机作为计算或网络通信设备，该种方法需要使用者在手机上安装专用软件，并将手机与棋盘进行配对，这种方式会降低使用者的体验。

[

技术实现要素：
]

本实用新型的目的就是要解决上述的不足而提供一种智能棋类系统，能够实现使用者与计算机或远程的用户对弈，且棋盘上的棋子可以自动移动，使得传统的棋类游戏变得更加智能化。

为实现上述目的设计一种智能棋类系统，包括棋子1、棋盘2、棋子检测电路板3、棋子移动机构4、外壳5，所述棋子1位于棋盘2表面，所述棋盘2与外壳5之间构成一封闭壳体，所述棋子检测电路板3、棋子移动机构4均位于封闭壳体中，每枚棋子1均设有一磁铁，且对弈双方的一方棋子1磁铁极性朝向一致，另一方棋子1磁铁极性朝向相反，所述棋子检测电路板3设于棋盘2下方，所述棋盘2上棋子1的落子位置通过棋子检测电路板3进行定位，所述棋子检测电路板3下方设置有棋子移动机构4，所述棋子移动机构4用于带动棋子吸附机构20移动，所述棋子吸附机构20通过磁铁吸附或释放棋子1，所述棋子1随磁铁在棋子移动机构4的带动下移动，所述棋子移动机构4电连接棋子检测电路板3。

进一步地，所述棋盘2上每一个用于落入棋子1的落子位置中心点下方，均对应设置有一对分别检测n极磁场与s极磁场的单极性霍尔磁性传感器29,两个霍尔磁性传感器29均设于棋子检测电路板3上,且以落子位置的中心对称布局，所述棋子检测电路板3通过霍尔磁性传感器29对棋盘2上棋子1的落子位置进行定位,所述棋子检测电路板3上设置有芯片30，所述芯片30为若干个串行连接的并入串出移位寄存器，所述并入串出移位寄存器根据嵌入式处理器信号，同时锁存所有霍尔磁性传感器29的信号状态后，串行输出至嵌入式处理器，使嵌入式处理器通过霍尔磁性传感器29阵列感知棋盘2上的棋子1位置。

进一步地，所述磁铁设置在棋子1下方,并连接在棋子1底面；或者磁铁嵌入于棋子1下表面，且磁铁底面与棋子1底面平齐；或者磁铁嵌入于棋子1下表面，且磁铁底面不突出于棋子1下表面外，棋子1底面与棋盘2接触面覆盖有无磁性材料7；或者磁铁完全包含在棋子1内。

进一步地，所述棋子移动机构4为旋转型移动机构，所述旋转型移动机构包括底座12、导电滑环一11、导电滑环二17、电机一13、电机二15、手臂一14、手臂二18，所述底座12安装于外壳5上，所述底座12上安装有导电滑环一11以及电机一13，所述电机一13通过齿轮一带动手臂一14旋转，所述手臂一14另一端安装有电机二15以及导电滑环二17，所述电机二15以及导电滑环二17随手臂一14转动而转动，所述电机二15通过齿轮二驱动手臂二18旋转，所述手臂二18另一端安装有棋子吸附机构20，所述导电滑环一11、导电滑环二17分别用于提供电路，以使手臂一14、手臂二18绕其旋转中心无限旋转而不会引起电线缠绕，所述手臂二18、手臂一14在电机二15、电机一13的带动下旋转进而控制棋子吸附机构20位置。

进一步地，还包括支架一16，所述支架一16为末端带有小轮或滚珠的支撑机构，所述支架一16设置在导电滑环二17下方位置处，所述支架一16支撑在底部的外壳5安装面或轨道上；或者，还包括支架一16与支架二19，所述支架一16、支架二19均为末端带有小轮或滚珠的支撑机构，所述支架一16设置在导电滑环二17下方位置处，所述支架二19设置在棋子吸附机构20上方位置处，所述支架一16支撑在底部的外壳5安装面或轨道上，所述支架二19支撑在顶部的棋子检测电路板3下方。

进一步地，所述棋子移动机构4为十字形移动机构，所述十字形移动机构包括电机三21、电机四23、丝杆一22、丝杆二27、滑块一24、滑块二25，所述丝杆一22与电机三21的输出端连接，所述丝杆一22两端被安装在外壳5底板上的轴承座支撑，所述丝杆一22上滑动式连接有滑块一24，所述滑块一24上安装有电机四23，所述电机四23的输出端连接有丝杆二27，所述丝杆二27上滑动式连接有滑块二25，所述滑块二25上安装有棋子吸附机构20，所述滑块二25、滑块一24分别在电机四23、电机三21的带动下沿丝杆二27、丝杆一22移动进而控制棋子吸附机构20位置，所述丝杆二27端部安装有支撑架28，所述支撑架28为带有小轮的支撑机构，且支撑在外壳5底板上为丝杆二27提供支撑。

进一步地，所述棋子吸附机构20为电磁铁，所述电磁铁通过控制通电与掉电来控制对棋子1的吸附；或者棋子吸附机构20为双电机机械结构，所述双电机机械结构包括电机五31、电机六34、位置传感器一32、位置传感器二33、位置传感器三35、永磁铁一36、丝杆三37、滑块三38，所述电机五31的输出端连接丝杆三37，并带动丝杆三37转动，所述丝杆三37上滑动式连接有滑块三38，所述滑块三38上安装有电机六34、位置传感器三35、永磁铁一36，所述电机六34的输出端连接永磁铁一36，所述电机六34通过带动永磁铁一36转动来控制永磁铁一36的极性朝向，进而吸附或释放棋子1，位置传感器三35设置在永磁铁一36下方，所述位置传感器一32、位置传感器二33用于检测丝杆三37的转动量以对滑块三38进行限位；或者棋子吸附机构20为单电机机械结构，所述单电机机械结构包括电机七39、永磁铁二40，所述电机七39的输出端连接永磁铁二40，电机七39通过带动永磁铁二40转动来控制永磁铁二40的极性朝向，进而吸附或释放棋子1。

进一步地，所述外壳5包括带有电源接口的外壳主体，所述外壳主体上设有触摸屏41或/和按钮42；所述触摸屏41嵌入于外壳5侧面；或者所述触摸屏41与外壳5通过软性连接线连接；或者所述触摸屏41连接在壳体外侧，且与外壳5的连接为相对位置不可变的刚性连接或可折叠的铰链连接。

进一步地，所述棋子1最大外接圆直径小于棋盘2上每四个相邻可放置位置中心所组成的正方形对角线距离的1/2，所述棋盘2边沿设有一斜坡8，所述斜坡8宽度不小于单个棋子1最大外接圆直径，所述斜坡8用于将被吃掉的棋子1滑落出棋盘2，所述棋盘2侧边设有棋子放置区9或/和显示屏10，所述棋子放置区9用于放置不使用的棋子1。

进一步地，所述斜坡8的低端连接外壳5，所述斜坡8下方设置有棋子滑落机构，所述棋子滑落机构安装在安装支架45上，所述安装支架45固定在外壳5上，所述棋子滑落机构包括跌落磁铁一47、跌落磁铁二43、电机八46，所述跌落磁铁一47、跌落磁铁二43之间通过连接杆相连接，所述连接杆中部安装在电机八46的输出端，所述跌落磁铁一47、跌落磁铁二43的相对面极性不同，所述电机八46安装在安装支架45上，所述安装支架45下方装设有磁铁位置传感器44，所述磁铁位置传感器44用于检测跌落磁铁一47与跌落磁铁二43的位置，所述跌落磁铁一47、跌落磁铁二43在电机八46的带动下转动，进而将需要跌落的棋子1沿着斜坡8吸引并跌落下斜坡8。

本实用新型同现有技术相比，结构新颖，设计合理，能够实现使用者与计算机或远程的用户对弈，且棋盘上的棋子可以自动移动，从而直观的体现人工智能程序或位于远端用户的走棋意图，使得传统的棋类游戏变得更加智能化。此外，本实用新型结构紧凑，无需外接计算机或手机，使用方便，值得推广应用。

[附图说明]

图1是本实用新型的装配结构示意图；

图2a、图2b、图2c、图2d是本实用新型磁铁在棋子的位置布局图；

图3a、图3b、图3c、图3d、图3e是本实用新型棋盘的结构示意图；

图4是本实用新型棋子检测电路板的结构示意图；

图5a是本实用新型旋转型移动机构的结构示意图一；

图5b是本实用新型旋转型移动机构的结构示意图二；

图6是本实用新型十字形移动机构的结构示意图；

图7是本实用新型棋子吸附机构的双电机机械结构示意图；

图8是本实用新型棋子吸附机构的单电机机械结构示意图；

图9a、图9b、图9c、图9d、图9e、图9f是本实用新型外壳的结构示意图；

图10是本实用新型棋子滑落机构的结构示意图；

图中：1、棋子2、棋盘3、棋子检测电路板4、棋子移动机构5、外壳6a、磁铁一6b、磁铁二7、无磁性材料8、斜坡9、棋子放置区10、显示屏11、导电滑环一12、底座13、电机一14、手臂一15、电机二16、支架一17、导电滑环二18、手臂二19、支架二20、棋子吸附机构21、电机三22、丝杆一23、电机四24、滑块一25、滑块二27、丝杆二28、支撑架29、霍尔磁性传感器30、芯片31、电机五32、位置传感器一33、位置传感器二34、电机六35、位置传感器三36、永磁铁一37、丝杆三38、滑块三39、电机七40、永磁铁二41、触摸屏42、按钮43、跌落磁铁二44、磁铁位置传感器45、安装支架46、电机八47、跌落磁铁一。

[具体实施方式]

下面结合附图对本实用新型作以下进一步说明：

如附图所示，本实用新型提供了一种智能棋类系统，包括棋子1、棋盘2、棋子检测电路板3、棋子移动机构4、外壳5，棋子1位于棋盘2表面，棋盘2与外壳5之间构成一封闭壳体，棋子检测电路板3、棋子移动机构4均位于封闭壳体中，每枚棋子1均设有一磁铁，且对弈双方的一方棋子1磁铁极性朝向一致，另一方棋子1磁铁极性朝向相反，棋子检测电路板3设于棋盘2下方，棋盘2上棋子1的落子位置通过棋子检测电路板3进行定位，棋子检测电路板3下方设置有棋子移动机构4，棋子移动机构4用于带动棋子吸附机构20移动，棋子吸附机构20通过磁铁吸附或释放棋子1，棋子1随磁铁在棋子移动机构4的带动下移动，棋子移动机构4电连接棋子检测电路板3。

其中，棋盘2上每一个用于落入棋子1的落子位置中心点下方，均对应设置有一对分别检测n极磁场与s极磁场的单极性霍尔磁性传感器29,两个霍尔磁性传感器29均设于棋子检测电路板3上,且以落子位置的中心对称布局，棋子检测电路板3通过霍尔磁性传感器29对棋盘2上棋子1的落子位置进行定位,棋子检测电路板3上设置有芯片30，芯片30为若干个串行连接的并入串出移位寄存器，可以根据嵌入式处理器信号，同时锁存所有霍尔磁性传感器29的信号状态后，串行输出至嵌入式处理器，使嵌入式处理器通过霍尔磁性传感器29阵列感知棋盘2上的棋子1位置。

即，本实用新型中棋子的定位方式为在棋盘下方附加一块电路板。对于棋盘上每一个可能落子的位置中心点，都对应电路板上一对分别检测n极磁场与s极磁场的单极性霍尔磁性传感器。这两个霍尔传感器以落子位置的中心对称布局，其布局方式见图4，图中可见n极磁性传感器与s极磁性传感器以及可能落子位置中心点。每个传感器接入一个并行输入串行输出芯片的芯片输入引脚。不同的串行输出芯片进行级联，最终效果为，系统自带的嵌入式芯片串行读取所有传感器的信号。图中的标识30以及相同的图形为并行输入串行输出芯片，标识29以及相同的图形为单极性霍尔传感器。电路板的扩展部分还带有一组嵌入式芯片，运行linux操作系统。该组芯片可以通过传感器阵列感知当前棋盘上的棋子位置，通过下文中所述的按钮或触摸屏读取用户的输入信息，通过扬声器或显示屏告知用户信息，通过机械机构移动棋盘表面的棋子，最终实现棋盘与用户的交互。通过棋盘，可以实现用户与计算机对弈，或与网页端或手机端的程序用户远程对弈，或与使用另一块智能棋盘的用户远程对弈。

本实用新型中，棋子可以根据棋类游戏的不同采用不同的棋子。无论棋子外形如何变化，对弈双方的棋子中，每一枚棋子内或棋子下方有一块磁铁。同一方的棋子磁铁极性朝向一致。不同方的棋子极性朝向相反。例如，一方的棋子的磁铁均为s极向下，n极向上，另一方棋子的磁铁均为n极向下，s极向上。磁铁在棋子的位置有四种可能的布局方式，分别为：(1)磁铁设置在棋子1下方,并连接在棋子1底面；(2)磁铁嵌入于棋子1下表面，且磁铁底面与棋子1底面平齐；(3)磁铁嵌入于棋子1下表面，且磁铁底面不突出在棋子1下表面外，棋子1底面与棋盘2接触面覆盖有无磁性材料7；(4)磁铁完全包含在棋子1内，如图2a、图2b、图2c、图2d所示，为棋子的剖面图，图中标识1为棋子本身，标识6a、6b为磁铁，标识7为覆盖在棋子与棋盘接触面性无磁性材料。棋子最大外接圆直径小于棋盘上每四个相邻可放置位置中心所组成的正方形对角线距离的1/2。

本实用新型中棋子移动机械结构有两种，一种为旋转型移动机构；第二种为十字形移动机构。旋转型移动机构如图5所示，包括底座12、导电滑环一11、导电滑环二17、电机一13、电机二15、手臂一14、手臂二18，底座12安装于外壳5上，底座12上安装有导电滑环一11以及电机一13，电机一13通过齿轮一带动手臂一14旋转，手臂一14另一端安装有电机二15以及导电滑环二17，电机二15以及导电滑环二17随手臂一14转动而转动，电机二15通过齿轮二驱动手臂二18旋转，手臂二18另一端安装有棋子吸附机构20，导电滑环一11、导电滑环二17分别用于提供电路，以使手臂一14、手臂二18绕其旋转中心无限旋转而不会引起电线缠绕，手臂二18、手臂一14在电机二15、电机一13的带动下旋转进而控制棋子吸附机构20位置。还包括支架一16，支架一16为末端带有小轮或滚珠的支撑机构，支架一16设置在导电滑环二17下方位置处，支架一16支撑在底部的外壳5安装面或轨道上，如附图5b所示；或者，还包括支架一16与支架二19，支架一16、支架二19均为末端带有小轮或滚珠的支撑机构，支架一16设置在导电滑环二17下方位置处，支架二19设置在棋子吸附机构20上方位置处，支架一16支撑在底部的外壳5安装面或轨道上，支架二19支撑在顶部的棋子检测电路板3下方，如附图5a所示。

该旋转型移动机构安装时，底座12安装于外壳上，电机一13通过齿轮带动手臂一14进行旋转，手臂二18的电机二15以及导电滑环二17均安装在手臂一14上，并随手臂一14的转动而转动。手臂二18的电机二15通过齿轮驱动手臂二18进行旋转。导电滑环一11提供了从底座至电机二15、导电滑环二17的以及棋子吸附机构20的电路。导电滑环二17提供了从手臂一14至棋子吸附机构20的电路。使得手臂一14、手臂二18可以绕其旋转中心无限旋转而不会引起电线缠绕。支架一16与支架二19为可以选装的末端带有小轮或滚珠的支撑机构，当在工作时，支架一16支撑在底部安装面上，支架二19支撑在顶部的电路板下方。整个机械结构的工作方式为，通过给予电机一13和电机二15不同的信号，带动机械臂一14和机械臂二18进行旋转，达到控制棋子吸附机构20位置的作用。

如图6所示为十字形移动机构的结构示意图，该十字形移动机构包括电机三21、电机四23、丝杆一22、丝杆二27、滑块一24、滑块二25，丝杆一22与电机三21的输出端连接，丝杆一22两端被安装在外壳5底板上的轴承座支撑，丝杆一22上滑动式连接有滑块一24，滑块一24上安装有电机四23，电机四23的输出端连接有丝杆二27，丝杆二27上滑动式连接有滑块二25，滑块二25上安装有棋子吸附机构20，滑块二25、滑块一24分别在电机四23、电机三21的带动下沿丝杆二27、丝杆一22移动进而控制棋子吸附机构20位置，丝杆二27端部安装有支撑架28，支撑架28为带有小轮的支撑机构，且支撑在外壳5底板上为丝杆二27提供支撑。

该十字形移动机构中，图中的标识21、23分别为电机三、电机四，22为两端被固定于安装于底板上的轴承座支撑的丝杆。24为丝杆一22上的滑块一，可以沿丝杆一22进行滑动，该滑块用于支撑电机四23和丝杆二27，滑块二25位于丝杆二27上，其可以沿丝杆二27进行移动。标识28为带有小轮的支撑机构，支撑在安装底板上，为丝杆二27提供支撑。整个机械结构的工作方式为，通过控制电机三21和电机四23的旋转角度，来控制滑块一24与滑块二25在丝杆一22和丝杆二27上的位置，最终达到对棋子吸附机构20位置控制的作用。

上文中的棋子吸附机构有三种形式：

第一种为电磁铁，通过控制电磁铁的通电与掉电来控制其对棋子的吸附。

第二种为双电机机械结构，如图7所示，该双电机机械结构包括电机五31、电机六34、位置传感器一32、位置传感器二33、位置传感器三35、永磁铁一36、丝杆三37、滑块三38，电机五31的输出端连接丝杆三37，并带动丝杆三37转动，丝杆三37上滑动式连接有滑块三38，滑块三38上安装有电机六34、位置传感器三35、永磁铁一36，电机六34的输出端连接永磁铁一36，电机六34通过带动永磁铁一36转动来控制永磁铁一36的极性朝向，进而吸附或释放棋子1，位置传感器三35设置在永磁铁一36下方，位置传感器一32、位置传感器二33用于检测丝杆三37的转动量以对滑块三38进行限位；工作时，电机五31带动丝杆三37进行转动，进而控制滑块三38的位置，电机六34通过带动永磁铁一36转动控制永磁铁的极性朝向，标识为33、34的传感器用于检测丝杆三的转动量，对滑块三38进行限位；整个系统工作时，通过电机五31与电机六34转动的配合，可以控制磁铁一36的磁极朝向以及与棋子间的距离，进而达到吸附与释放棋子的作用。

第三种为单电机机械结构，如图8所示，该单电机机械结构包括电机七39、永磁铁二40，电机七39的输出端连接永磁铁二40，电机七39通过带动永磁铁二40转动来控制永磁铁二40的极性朝向，进而吸附或释放棋子1。整个系统工作时，通过电机七39的转动，带动磁铁n极向上或者s极向上，来对棋子进行吸引；当不需要进行吸引棋子时，电机七39將带动永磁铁n极s极至水平方向，远离棋子。

本实用新型中，外壳的可能形式有如下几种，如图9a、图9b、图9c、图9d、图9e、图9f所示，图中的标识5为带有电源接口的外壳主体，标识41为触摸屏，标识42为按钮；即，外壳5包括带有电源接口的外壳主体，外壳主体上设有触摸屏41或/和按钮42。第一种为单独的一体式外壳，上面无按钮或显示屏；第二种为触摸屏41嵌入在外壳5侧面；第三种为外壳上侧面有一组数量不定的按钮42；第四种中为触摸屏41与外壳5通过软性连接线连接；第五种为触摸屏41连接在壳体外侧，与外壳的连接为相对位置不可变的刚性连接或可进行折叠的铰链连接。

本实用新型中的棋盘根据棋类游戏的不同可以采用不同材料与不同形式的棋盘。棋盘可能的形式有五种：(1)与传统棋盘相同；(2)总体与传统棋盘相同，但在棋盘边沿某一处有一个宽度大于等于单个棋子最大外接圆直径的斜坡，被吃掉的棋子可以从此处滑落。斜坡下放，壳体内部，有棋子滑落机构。棋子滑落机构结构在下文中描述；(3)对传统棋盘进行扩展，在棋盘两侧有可以放置不使用棋子的区域；(4)对传统棋盘进行扩展，在棋盘的某一位置有一块屏幕；(5)对传统棋盘进行扩展，在棋盘的某处有一块触摸屏，在棋盘两侧有可以放置不使用棋子的区域。如图3a、图3b、图3c、图3d、图3e所示，图中的标识2为传统棋盘的区域，标识8为斜坡，标识9为可以放置不使用棋子的区域，标识10为显示屏。即，棋盘2边沿设有一斜坡8，斜坡8宽度不小于单个棋子1最大外接圆直径，斜坡8用于将被吃掉的棋子1滑落出棋盘2，棋盘2侧边设有棋子放置区9或/和显示屏10，棋子放置区9用于放置不使用的棋子1。

对于配有斜坡和棋子滑落机构的棋盘，其棋子滑落机构结构如图10所示。图中的标识5为外壳的一部分，图中所示外壳的上方即为上文中描述的棋盘边沿一小段宽度大于棋子最大外接圆直径的斜坡8。斜坡8的低端连接外壳5，斜坡8下方设置有棋子滑落机构，棋子滑落机构安装在安装支架45上，安装支架45固定在外壳5上，棋子滑落机构包括跌落磁铁一47、跌落磁铁二43、电机八46，跌落磁铁一47、跌落磁铁二43之间通过连接杆相连接，连接杆中部安装在电机八46的输出端，跌落磁铁一47、跌落磁铁二43的相对面极性不同，电机八46安装在安装支架45上，安装支架45下方装设有磁铁位置传感器44，磁铁位置传感器44用于检测跌落磁铁一47与跌落磁铁二43的位置，跌落磁铁一47、跌落磁铁二43在电机八46的带动下转动，进而将需要跌落的棋子1沿着斜坡8吸引并跌落下斜坡8。其工作流程为：当棋子移动机构将需要移除棋盘的棋子移动至斜坡上方后，由嵌入式芯片中的程序判断吸引棋子是所需的磁铁为跌落磁铁一47或跌落磁铁二43，并通过磁铁位置传感器44确定移动磁铁所需转动的角度；当确定所需的磁铁及转动角度后，由电机八46带动对应的跌落磁铁一47或跌落磁铁二43，进行转动，将需要跌落的棋子沿着斜坡吸引并跌落下斜坡。

本实用新型并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除