發(fā)布時間：2020-04-24 07:40

【摘要】：近年來,機器人產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展,特別是具有人機對弈功能的博弈機器人,成為國內(nèi)外機器人研究的熱點,博弈論思想被拓展到各個領(lǐng)域,收獲顯著。然而國內(nèi)關(guān)于人機博弈的研究還處于不斷完善和發(fā)展的階段,遠遠落后于發(fā)達國家,針對這一現(xiàn)狀,設(shè)計具有人機交互功能的博弈機器人,推動國內(nèi)機器人博弈算法研究顯得很迫切。Delta并聯(lián)機器人響應(yīng)速度快,結(jié)構(gòu)緊湊,動力性能好,適合作為博弈機器人的硬件結(jié)構(gòu)。因此設(shè)計Delta并聯(lián)型人機對弈機器人系統(tǒng),本系統(tǒng)結(jié)合傳統(tǒng)博弈軟件和新型智能機器人的各自長處,針對五子棋規(guī)則,能夠完成看棋、算棋、取子下棋的全過程,實現(xiàn)機器人和人面對面博弈。Delta并聯(lián)型人機對弈機器人系統(tǒng)由視覺識別子系統(tǒng)、棋盤執(zhí)行機構(gòu)子系統(tǒng)和博弈算法子系統(tǒng)三部分組成,可以模擬人類的博弈全過程,實現(xiàn)人與計算機在物理棋盤上的博弈對戰(zhàn)。視覺識別子系統(tǒng)由主控計算機、攝像頭、視頻采集卡、圖像識別算法四部分組成,完成對棋盤狀態(tài)仿人眼視覺識別;棋盤執(zhí)行機構(gòu)子系統(tǒng)由棋盤主體機構(gòu)、Delta并聯(lián)機構(gòu)兩部分組成,實現(xiàn)自動取子、走子、下子等功能;博弈算法子系統(tǒng)由博弈搜索策略、博弈棋局數(shù)據(jù)庫和人機交互模塊構(gòu)成,實現(xiàn)人機對弈功能。視覺識別子系統(tǒng)設(shè)計方面,針對棋子、棋盤標定,落子位置誤差補償和棋子顏色識別構(gòu)建了一整套識別體系;在視覺控制技術(shù)方面,為實現(xiàn)棋局的判斷并提供執(zhí)行機構(gòu)針對棋局進行的下一步博弈操作,構(gòu)建了基于位置的Look-and-Move結(jié)構(gòu)視覺控制系統(tǒng)方案:(1)針對攝像機可能安裝于棋盤一側(cè)而造成的采集圖像扭曲問題,設(shè)計了擬合多項式的方法對棋盤格點進行定位。(2)在對采集到的棋局圖像進行一系列灰度處理、平滑去噪、細化和分割之后,采用輪廓跟蹤法對棋盤中的棋子目標進行識別,同時配合最大面積識別法補償對手落子位置誤差,實現(xiàn)準確識別定位。(3)設(shè)計一套模塊化的視覺控制系統(tǒng)方案,將視覺識別和視覺控制分成兩個模塊,細分工作內(nèi)容,保證了各模塊的驗算精度,同時,并行共行工作的方式,提高了系統(tǒng)整體的控制效率。執(zhí)行機構(gòu)子系統(tǒng)設(shè)計方面,設(shè)計了一套以Delta并聯(lián)機器人為主體的執(zhí)行系統(tǒng),并根據(jù)五子棋博弈要求,對其進行運動學(xué)模型分析,為其零部件設(shè)計選型,配合視覺控制系統(tǒng)部件選型,控制系統(tǒng)軟件設(shè)計,最終完成平臺搭建。博弈算法子系統(tǒng)設(shè)計方面,基于五子棋連續(xù)沖四博弈規(guī)則,對極大極小值A(chǔ)lpha-Beta剪枝搜索算法進行優(yōu)化,設(shè)計出C4 Alpha-Beta剪枝搜索算法,對于計算效率和博弈水平都有顯著的提升。
【圖文】：

度并聯(lián)機器人（又稱并聯(lián)機械手），為了獲得更高的速度的加抓放操作，研究者將其驅(qū)動器布置在機架上，從動臂做成輕桿985 年瑞士洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)（EPFL）Clavel 博士發(fā)明的一類人，即 Delta 機械手[7] [8] [9]（圖 1-2）。該機器人動平臺和靜平其普通支鏈上附加可伸縮轉(zhuǎn)軸，可稱作 Delta-4 機器人；針對利用設(shè)計的雙動平臺機構(gòu)實現(xiàn)改進，即 Par4 機器人（圖 1-3）

度并聯(lián)機器人（又稱并聯(lián)機械手），為了獲得更高的速度的加抓放操作，研究者將其驅(qū)動器布置在機架上，，從動臂做成輕桿985 年瑞士洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)（EPFL）Clavel 博士發(fā)明的一類人，即 Delta 機械手[7] [8] [9]（圖 1-2）。該機器人動平臺和靜平其普通支鏈上附加可伸縮轉(zhuǎn)軸，可稱作 Delta-4 機器人；針對利用設(shè)計的雙動平臺機構(gòu)實現(xiàn)改進，即 Par4 機器人（圖 1-3）
【學(xué)位授予單位】：天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP242

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本文編號：2638700