人机博弈并联机器人系统研究

发布时间：2020-04-24 07:40

【摘要】：近年来,机器人产业飞速发展,特别是具有人机对弈功能的博弈机器人,成为国内外机器人研究的热点,博弈论思想被拓展到各个领域,收获显著。然而国内关于人机博弈的研究还处于不断完善和发展的阶段,远远落后于发达国家,针对这一现状,设计具有人机交互功能的博弈机器人,推动国内机器人博弈算法研究显得很迫切。Delta并联机器人响应速度快,结构紧凑,动力性能好,适合作为博弈机器人的硬件结构。因此设计Delta并联型人机对弈机器人系统,本系统结合传统博弈软件和新型智能机器人的各自长处,针对五子棋规则,能够完成看棋、算棋、取子下棋的全过程,实现机器人和人面对面博弈。Delta并联型人机对弈机器人系统由视觉识别子系统、棋盘执行机构子系统和博弈算法子系统三部分组成,可以模拟人类的博弈全过程,实现人与计算机在物理棋盘上的博弈对战。视觉识别子系统由主控计算机、摄像头、视频采集卡、图像识别算法四部分组成,完成对棋盘状态仿人眼视觉识别;棋盘执行机构子系统由棋盘主体机构、Delta并联机构两部分组成,实现自动取子、走子、下子等功能;博弈算法子系统由博弈搜索策略、博弈棋局数据库和人机交互模块构成,实现人机对弈功能。视觉识别子系统设计方面,针对棋子、棋盘标定,落子位置误差补偿和棋子颜色识别构建了一整套识别体系;在视觉控制技术方面,为实现棋局的判断并提供执行机构针对棋局进行的下一步博弈操作,构建了基于位置的Look-and-Move结构视觉控制系统方案:(1)针对摄像机可能安装于棋盘一侧而造成的采集图像扭曲问题,设计了拟合多项式的方法对棋盘格点进行定位。(2)在对采集到的棋局图像进行一系列灰度处理、平滑去噪、细化和分割之后,采用轮廓跟踪法对棋盘中的棋子目标进行识别,同时配合最大面积识别法补偿对手落子位置误差,实现准确识别定位。(3)设计一套模块化的视觉控制系统方案,将视觉识别和视觉控制分成两个模块,细分工作内容,保证了各模块的验算精度,同时,并行共行工作的方式,提高了系统整体的控制效率。执行机构子系统设计方面,设计了一套以Delta并联机器人为主体的执行系统,并根据五子棋博弈要求,对其进行运动学模型分析,为其零部件设计选型,配合视觉控制系统部件选型,控制系统软件设计,最终完成平台搭建。博弈算法子系统设计方面,基于五子棋连续冲四博弈规则,对极大极小值Alpha-Beta剪枝搜索算法进行优化,设计出C4 Alpha-Beta剪枝搜索算法,对于计算效率和博弈水平都有显著的提升。
【图文】：

机器人,并联机械手,从动臂,平台机构

度并联机器人（又称并联机械手），为了获得更高的速度的加抓放操作，研究者将其驱动器布置在机架上，从动臂做成轻杆985 年瑞士洛桑联邦理工大学（EPFL）Clavel 博士发明的一类人，即 Delta 机械手[7] [8] [9]（图 1-2）。该机器人动平台和静平其普通支链上附加可伸缩转轴，可称作 Delta-4 机器人；针对利用设计的双动平台机构实现改进，即 Par4 机器人（图 1-3）

机器人

度并联机器人（又称并联机械手），为了获得更高的速度的加抓放操作，研究者将其驱动器布置在机架上，，从动臂做成轻杆985 年瑞士洛桑联邦理工大学（EPFL）Clavel 博士发明的一类人，即 Delta 机械手[7] [8] [9]（图 1-2）。该机器人动平台和静平其普通支链上附加可伸缩转轴，可称作 Delta-4 机器人；针对利用设计的双动平台机构实现改进，即 Par4 机器人（图 1-3）
【学位授予单位】：天津职业技术师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP242

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