1.本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种象棋机器人。
背景技术：
2.目前棋类机器人产品多采用在棋盘的外部搭配一个市面上已有的机械臂来形成下棋机器人件，其体积较大且不便于移动、搬运，实用性较差；且机器人在下棋吃棋时需要多次重复动作，下棋用时较长，客户体验度差。
技术实现要素：
3.本技术实施例提供一种象棋机器人，整体结构精简紧凑，下棋速度快，有效提高客户体验度。
4.本技术实施例提供一种象棋机器人，包括：棋盘座，棋盘座上设有棋盘；棋子识别模块，用于识别放置在棋盘上的棋子；驱动机构，包括沿x轴方向设置于棋盘座上的第一直线驱动件、沿y轴方向设置于第一直线驱动件的执行端的第二直线驱动件和沿z轴方向并排设置于第二直线驱动件的驱动端的两个第三直线驱动件；其中，第一直线驱动件平行于棋盘所在平面；两个取棋爪，分别设置于两个第三直线驱动件的执行端，用于抓取棋子。
5.上述技术方案中，在棋盘座上设置棋子识别模块识别棋盘上的棋子，从而使象棋机器人的控制器获得棋面状态，根据棋面状态取得行棋策略后再通过控制器驱动驱动机构进行行棋；驱动机构设置第一直线驱动件，在第一直线驱动件上设置第二直线驱动件，在第二直线驱动件上设置第三直线驱动件，三个方向的线性件组合驱动取棋爪实现多自由度运动，整体结构简单且整合性强，体积小、易搬运，实用性突出；同时，设置两个第三直线驱动件驱动两个取棋爪进行取棋，方便在类似“吃棋”这种需要对两个棋子进行操作的时候，可以放棋取棋一次完成，避免因一次只能抓取一枚棋子而重复运行多次产生时间浪费，下棋效率得到有效提高。
6.在一些实施例中，棋子识别模块包括多个射频感应装置，棋盘的每个棋子放置点的底部均设有一个射频感应装置。
7.上述技术方案中，在棋盘的每个棋子放置点的底部设置射频感应装置，可通过设置在棋子上的射频芯片而精确获取对手落棋的位置和落棋的棋子类别，从而获得整个棋面状态，射频技术成熟，感应稳定，用于棋子识别实用性强。
8.在一些实施例中，取棋爪包括：取子块，连接于第三直线驱动件，曲子块上设有棋子仿形槽；电磁铁，设置在棋子仿形槽内。
9.上述技术方案中，取子块上设置与棋子形状相应的棋子仿形槽，在取棋子时对棋子形成导向限位作用，确保棋子在取子块上定位稳定准确；在棋子仿形槽内设置电磁铁，可通过设置在棋子上的铁质件而稳定吸附棋子，相较于气吸模式，有效降低对棋子表面光滑度的要求，更适用于表面刻字的象棋，且取子块采用磁吸搭配棋子仿形槽的结构，在一定范围内即可将棋子准确吸取定位在取子块上，有效降低驱动机构取棋时运行精准度的要求，
稳定性及准确性更高。
10.在一些实施例中，第一直线驱动件包括两个平行设置的第一同步带，两个第一同步带设置于棋盘座的相对两侧，两个第一同步带由同一个双轴电机驱动传动。
11.上述技术方案中，采用一个双轴电机同步带动两个第一同步带机构，这种传动方式所产生的噪音很小而且运动连续平稳，且有效保证了两个传动机构的同步驱动，从而保证整体驱动机构驱动的稳定性。
12.在一些实施例中，第二直线驱动件包括龙门架和第三同步带，龙门架跨设在棋盘座的上方，且龙门架的两端滑动设置于棋盘座且分别连接于两个第一同步带，第三同步带设于龙门架的横架上，龙门架由两个位于龙门架两端的第一同步带传送，运行稳定性及精确度高，且龙门架上设置一个第三同步带，实现直线传输的功能的同时节约了空间，减小龙门架的横截面积。
13.在一些实施例中，第三直线驱动件包括：安装壳，连接于第三同步带；两个丝杆，沿z轴方向并排设置在安装壳内，两个丝杆均连接有驱动电机，两个丝杆的丝杆螺母分别与一个取棋爪连接。
14.上述技术方案中，在安装壳内设置两个单独驱动的丝杆，将两个取子块设置在两个丝杆的丝杆螺母上，丝杆结构简单且驱动精度高，有效保证取子块取放棋子的精度。
15.在一些实施例中，象棋机器人还包括：棋子盒，与棋盘相邻设置于棋盘座上。棋子盒的设置方便机器人在自动摆棋和下棋过程中进行棋子存放。
16.在一些实施例中，象棋机器人还包括：视觉校正件，设置于第二直线驱动件的执行端，视觉校正件用于获取目标棋子在棋盘上的精确位置。
17.上述技术方案中，在第二直线驱动件的执行端设置视觉校正件，以便或许棋子的精确位置，人在下棋时棋子的真实坐标位置与棋盘预设放置位置往往会存在一定偏差，设置视觉校正件方便获取棋子的真实坐标位置，然后对驱动机构的取棋位置进行校正，从而进一步提高取子块取棋的精确性。
18.在一些实施例中，象棋机器人还包括：显示屏和扬声器，设置于第二直线驱动件的执行端。设置显示屏方便向使用者展示动画表情或其他界面，设置扬声器方便向使用者展示语音提示或其他语音内容，以更加丰富下棋交互情景，提高使用者体验。
19.在一些实施例中，象棋机器人还包括：视觉监测件，设置于第二直线驱动件的执行端，用于监测棋盘上的棋面状态。
20.上述技术方案中，设置视觉监测件能够对全局棋子进行监测，方便进行棋面复盘，且能够起到监视整个下棋过程的作用，比如记录悔棋情况等，以确保棋局准确进行。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
22.图1为本技术一些实施例提供的象棋机器人的总体外观结构示意图；
23.图2为本技术一些实施例提供的棋盘座上第一直线驱动件的爆炸示意图；
24.图3为本技术一些实施例提供的第二直线驱动件的爆炸示意图；
25.图4为本技术一些实施例提供的第三直线驱动件的爆炸示意图；
26.图5为本技术一些实施例提供的棋子的爆炸示意图。
27.图标：10-棋盘座；11-棋盘；12-棋子盒；13-操作屏；14-按钮；20-第一直线驱动件；21-第一同步带；22-双轴电机；23-滑块；24-导向滑轨；30-第二直线驱动件；31-龙门架；32-第二同步带；33-连接件；40-第三直线驱动件；41-安装壳；42-丝杆；43-连接杆；411-第一侧板；412-斜板；413-第二侧板；50-取棋爪；51-取子块；52-棋子仿形槽；53-电磁铁；60-棋子；61-本体；62-上盖；63-底盖；64-射频芯片；70-平角摄像头；80-广角摄像头；90-显示屏；100-限位传感器。
具体实施方式
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
29.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.参照图1，本技术实施例提供一种象棋机器人，包括：棋盘座10，棋盘座10上设有棋盘11；棋子60识别模块，用于识别放置在棋盘11上的棋子60；驱动机构，包括沿x轴方向设置于棋盘座10上的第一直线驱动件20、沿y轴方向设置于第一直线驱动件20的执行端的第二直线驱动件30和沿z轴方向并排设置于第二直线驱动件30的驱动端的两个第三直线驱动件40；其中，第一直线驱动件20平行于棋盘11所在平面；两个取棋爪50，分别设置于两个第三直线驱动件40的执行端，用于抓取棋子60。
34.棋盘座10上设有操作屏13、按钮14(按钮14可以包括急停按钮14、下棋确认按钮14、音量调节按钮14等常规按钮14)，棋盘座10内设有控制器，棋子60识别模块、第一直线驱
动件20、第二直线驱动件30、第三直线驱动件40、操作屏13、按钮14均与控制器电连接。
35.使用者将棋子60下在棋盘11上后确认，棋子60识别模块识别棋盘11上的棋子60，从而使象棋机器人的控制器获得棋面状态，后台根据棋面状态取得行棋策略后再通过控制器驱动驱动机构进行行棋；驱动机构设置第一直线驱动件20，在第一直线驱动件20上设置第二直线驱动件30，在第二直线驱动件30上设置第三直线驱动件40，三个方向的线性件组合驱动取棋爪50实现多自由度运动，整体结构简单且整合性强，体积小、易搬运，实用性突出；同时，设置两个第三直线驱动件40驱动两个取棋爪50进行取棋，方便在类似“吃棋”这种需要对两个棋子60进行操作的时候，可以放棋取棋一次完成，避免因一次只能抓取一枚棋子60而重复运行多次产生时间浪费，下棋效率得到有效提高。
36.可以理解的是，本技术实施例的象棋机器人的后台行棋策略的获取可来自于服务器，使用者将棋子60下在棋盘11上后确认，棋子60识别模块识别棋盘11上的棋子60，控制器获得当前棋面状态并与上一步棋面对比获得象棋变化情况，然后通过网络上传服务器，服务器通过神经网络获得行棋策略并通过网络回传控制器，控制器得到行棋策略后控制驱动机构运行而完成下棋动作。
37.当然，本技术实施例的象棋机器人的后台行棋策略的获取还可来自于远程人工，使用者将棋子60下在棋盘11上后确认，棋子60识别模块识别棋盘11上的棋子60，控制器获得当前棋面状态并上传至象棋平台，其象棋平台通过电脑或手机或其他交互界面连接有其他下棋者，其他下棋者在交互界面上给出行棋策略，象棋平台将行棋策略回传控制器，控制器得到行棋策略后控制驱动机构运行而完成下棋动作。
38.在一些实施例中，棋子60识别模块包括多个射频感应装置(图中未示出)，棋盘11的每个棋子60放置点的底部均设有一个射频感应装置。
39.可以理解的是，如图5所示，每个棋子60里设有射频感应装置可读取的射频芯片64，射频芯片64通过编码区分棋子60类型，棋子60放置在棋盘11上时，射频感应装置读取射频芯片64从而获得此棋子60的类型并将其传回控制器，从而获得当前象棋棋面的状态。
40.当然，棋子60识别模块还可采用机器学习的视觉检测模块，即在棋盘11上设置摄像头，摄像头对棋盘11区域进行拍照获取图像并上传至控制器，控制器将信息上传电脑主机，电脑主机有利用深度学习进行卷积神经网络分类训练和测试，并且计算出网络模型，进而通过模型和图片匹配认识棋子60，识别出棋子60的颜色和棋子60的字体，进而确定当前象棋棋面的状态。
41.在一些实施例中，如图4所示，取棋爪50包括：取子块51，连接于第三直线驱动件40，曲子块上设有棋子仿形槽52；电磁铁53，设置在棋子仿形槽52内。
42.可以理解的是，每个棋子60里设有与电磁铁53适配的铁质件，如图5所示，可选地，棋子60包括本体61、上盖62、底盖63，棋子60的上盖62刻有字且为铁质，取子块51取棋子60时，电磁铁53通电，对铁质上盖62产生吸引力，从而将棋子60吸附在取子块51的棋子仿形槽52内。其中，射频芯片64安装在棋子60的本体61内。
43.取子块51上设置与棋子60形状相应的棋子仿形槽52，在取棋子60时对棋子60形成导向限位作用，确保棋子60在取子块51上定位稳定准确；在棋子仿形槽52内设置电磁铁53，可通过设置在棋子60上的铁质件而稳定吸附棋子60，相较于气吸模式，有效降低对棋子60表面光滑度的要求，更适用于表面刻字的象棋，且取子块51采用磁吸搭配棋子仿形槽52的
结构，在一定范围内即可将棋子60准确吸取定位在取子块51上，有效降低驱动机构取棋时运行精准度的要求，稳定性及准确性更高。
44.在一些实施例中，第一直线驱动件20包括两个平行设置的第一同步带21，两个第一同步带21设置于棋盘座10的相对两侧，两个第一同步带21由同一个双轴电机22驱动传动。
45.参照图2，两个第一同步带21轮设置于棋盘座10的两对侧，为了确保传动的稳定性，可以在棋盘座10上与两个第一同步带21轮相邻的位置设有两个导向滑轨24，两个导向滑轨24上设有滑块23，滑块23在导向滑轨24上的滑动方向与第一同步带21轮的传动方向一致，两个滑块23分别与两个第一同步带21轮连接。第二直线驱动机构设在两个滑块23之间。
46.为了进一步增强第一同步带21轮的传动的稳定性，可以在第一同步带21轮的从动轮的一端设置张紧机构，以调节同步带轮的预紧力。张紧机构采用张紧轮或其他张紧装置均可。
47.可以理解的是，可在双轴电机22的电机轴上设置磁环，磁环编码器可以监测电机轴实际旋转的圈数进而监测电机的运动情况。
48.采用一个双轴电机22同步带动两个第一同步带21机构，这种传动方式所产生的噪音很小而且运动连续平稳，且有效保证了两个传动机构的同步驱动，从而保证整体驱动机构驱动的稳定性。
49.可选地，第二直线驱动件30包括龙门架31和第二同步带32，龙门架31跨设在棋盘座10的上方，且龙门架31的两端滑动设置于棋盘座10且分别连接于两个第一同步带21，第二同步带32设于龙门架31的横架上。
50.如图3所示，龙门架31的两端均设有连接件33，将连接件33连接至同侧的导向滑轨24的滑块23即可。
51.在一些实施例中，如图4所示，第三直线驱动件40包括：安装壳41，连接于第二同步带32；两个丝杆42，沿z轴方向并排设置在安装壳41内，两个丝杆42均连接有驱动电机，两个丝杆42的丝杆42螺母分别与一个取棋爪50连接。
52.可以理解的是，也可以在龙门架31上设置与第三直线驱动件40同向的导向滑轨，导向滑轨上也滑动配置滑块，通过滑块连接安装壳41和第二同步带32。两个丝杆42的一端连接步进电机，另一端通过轴承与安装壳41转动连接，步进电机驱动丝杆42旋转，两个丝杆42螺母连接有延伸方向与丝杆42螺母的运动方向一致的连接杆43，连接杆43的远端穿过安装壳41的壁体连接取子块51。
53.在安装壳41内设置两个单独驱动的丝杆42，将两个取子块51设置在两个丝杆42的丝杆42螺母上，丝杆42结构简单且驱动精度高，有效保证取子块51取放棋子60的精度。
54.当然，为了保证第一直线驱动件20、第二直线驱动件30和第三直线驱动件40的运行安全性，可以在第一同步带21、第二同步带32和丝杆42的行程的首尾两端都设置限位传感器100，限位传感器100用于限制运动不超出极限位置，确保驱动机构运行稳定。
55.如图1所示，在一些实施例中，象棋机器人还包括：棋子盒12，与棋盘11相邻设置于棋盘座10上。棋子盒12的设置方便机器人在自动摆棋和下棋过程中进行棋子60存放。
56.可以理解的是，不同棋子60存放在棋子盒12的位置可以预先设定好，便于驱动机构在取放棋子60时按照设定好的固定位置取放不同棋子60。
57.在一些实施例中，象棋机器人还包括：视觉校正件，设置于第二直线驱动件30的执行端，视觉校正件用于获取目标棋子60在棋盘11上的精确位置；视觉监测件，设置于第二直线驱动件30的执行端，用于监测棋盘11上的棋面状态。
58.其中，视觉校正件可以选用平角摄像头70，视觉监测件可以采用广角摄像头80，如图4所示，安装壳41包括有底壁、顶壁和连接于顶壁与底壁之间的多个侧壁，丝杆42的两端对应于安装壳41的顶壁和底壁，其中一个侧壁包括与丝杆42平行的第一侧板411、与丝杆42垂直的第二侧板413、连接第一侧板411和第二侧板413的斜板412，第二侧板413位于第一侧板411远离取子器的一端，平角摄像头70安装在第二侧板413上，广角摄像头80安装在斜板412上，可以理解的是，平角摄像头70和广角摄像头80均电性连接至控制器。
59.在第二直线驱动件30的执行端设置视觉校正件，以便或许棋子60的精确位置，人在下棋时棋子60的真实坐标位置与棋盘11预设放置位置往往会存在一定偏差，设置视觉校正件方便获取棋子60的真实坐标位置，然后对驱动机构的取棋位置进行校正，从而进一步提高取子块51取棋的精确性，设置视觉监测件能够对全局棋子60进行监测，方便进行棋面复盘，且能够起到监视整个下棋过程的作用，比如记录悔棋情况等，以确保棋局准确进行。
60.可以理解的是，广角摄像头80进行全局棋子60监控获得棋面的方式可以采用：广角摄像头80对棋盘11区域进行拍照获取图像并上传至控制器，控制器将信息上传电脑主机，电脑主机利用深度学习进行卷积神经网络分类训练和测试，并且计算出网络模型，进而通过模型和图片匹配认识棋子60，识别出棋子60的颜色和棋子60的字体，进而确定当前象棋棋面的状态。
61.在一些实施例中，象棋机器人还包括：显示屏90和扬声器，设置于第二直线驱动件30的执行端。
62.如图4所示，显示屏90设置在第一侧板411上，设置显示屏90方便向使用者展示动画表情或其他界面，设置扬声器方便向使用者展示语音提示或其他语音内容，以更加丰富下棋交互情景，提高使用者体验。
63.下棋时，使用者通过操作屏13及按钮14打开象棋机器人，与象棋机器人进行对棋，下棋过程中，象棋机器人通过棋子60识别模块获得棋面状态上传后台电脑，获得行棋策略后，控制器驱动驱动机构运行至棋子盒12，取得相应棋子60后运行至目标下棋位置并放置棋子60即可，进行吃棋时，控制器驱动驱动机构运行至棋子盒12，取得相应棋子60后运行至目标吃棋位置，平角摄像头70拍摄棋盘11图像，根据棋盘11点位与棋子60实际之间的距离获得校正参数，控制器控制驱动机构校正运行至实际棋子60所在位置的上方，然后采用取子爪进行吃棋，吃棋后将另一个取子爪上预先抓好的棋子60放置在下棋位置，然后驱动机构运行至棋子盒12将吃掉的棋子60放回棋子盒12，在此过程中，广角摄像头80对全局进行监控，实时获取棋面状态，方便复盘。
64.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例中的特征可以相互结合。
65.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。