基于Android手机的对弈机器系统的设计与实现

发布时间：2020-03-28 21:41

【摘要】：由于Android手机用户数量最庞大,将棋类游戏APP与机器人进行组合创新,已成为了一大热门研究课题。本文将Android手机、小型机器人结合起来,从协助教育机构老师对学生进行象棋教学和便于象棋爱好者观赏及提升棋艺的角度出发,对传统的对弈游戏系统进行创新改造,提出了一种移动端和机器人端可以同步对弈的系统。为了设计及实现此系统,对系统的整体层次结构和功能需求进行了研究,将其分为移动端应用、无线通信、机械臂控制平台三大组成部分。主要研究内容及创新点如下:(1)基于对Android平台的分析,运用Eclipse IDE、Android SDK和所学理论设计及实现了移动端应用。文章中主要研究了界面布局及展示、蓝牙连接与实时通信、棋盘与棋子的数据结构、对机械臂的控制等关键模块,还研究了基本搜索、高级搜索和启发算法,并将其结合优化了搜索过程中的对弈着法生成顺序,最终通过编码调试,使其形成一个可正常对弈且可无线控制机械臂的应用程序。(2)对比了WiFi和蓝牙的技术优势,实现了系统的蓝牙无线通信功能,并基于天线设计理论和系统中蓝牙频段的特点设计了一款优质的可应用于蓝牙模块的圆极化微带天线,同时将此天线加工为实物,进行了实际测量验证。(3)分析了六自由度机械臂控制平台的具体构造,详细研究了舵机的工作原理和机械臂的控制方法,并结合Android移动端应用对其调试和采集生成通信传输的指令,实现移动端可以控制机械臂同步完成双方对弈的整套动作。最后,对搭建的系统各个部分及整体分别进行了多次真机测试,各个部分实现了主要功能,系统整体达到了设计初衷和应用要求。在该对弈机器系统中,智能手机和蓝牙无线通信替代了传统的PC端有线通信方式,减小了系统的体积,降低了系统的成本,提高了系统的便携性,非常便于在棋类教学机构和象棋爱好者中推广。
【图文】：

总体架构

本文针对中国象棋对战游戏规则，设计了一个手机软件和机械臂同步模拟中国象棋双方游戏的对弈机器系统。此系统要求移动端的程序能够正常进行人机对弈游戏，并能够实时地将各方的每一步棋子的状态及动作指令发送给通信模块，然后传输给机械臂的主控模块解析，从而控制机械臂同步完成对弈的动作。2.1 系统的总体架构本文提出的对弈机器系统是对现在单纯的手机象棋游戏的创新改造，它具有成本低、趣味性强、实现简单、便携性高、易于推广等特点。考虑到 Android 手机的普遍性以及当今电子技术的快速发展促使小型机器人逐渐引起广大人群的关注和喜爱等原因，所以将几乎人人都有的安卓智能手机与小型机器人结合起来，共同进行对弈游戏，必将会使得这种智力棋艺活动得到更多人的热爱。整个对弈机器系统有三大部分构成，第一部分是 Android 移动端的人机交互游戏软件模块，第二部分是蓝牙无线通信模块，第三部分是六自由度机械臂控制板及舵机执行动作的模块。系统总体架构如图 2-1 所示。

控制板,机械臂,模块结构,手机

件功能代码清晰，便于维护。弈着法搜索部分搜索算法是手机每走一步棋都要调用的模块，它是整个中机对弈的核心，本文将对基本搜索、高级搜索、启发算法为手机行棋的大脑，与用户进行棋艺对弈。令发送部分棋盘共有 90 个位置点，32 个棋子，棋盘上每个位置都对走一步棋都会对应起始点和落棋点两个位置，因此对弈双根据走棋的起落位置点生成对应的指令，并调用手机蓝牙，使其按照指令形成动作。组成与分析臂主要指的是机械臂的控制板，它是整个系统的主要硬件-3 所示：
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP242;TN929.53

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