【摘要】：當(dāng)前的象棋機(jī)器人多基于工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行二次開發(fā),由于工業(yè)機(jī)器人體積大、成本高,不符合象棋機(jī)器人作為服務(wù)與娛樂機(jī)器人的定位;象棋機(jī)器人使用特制的棋盤及棋子,棋盤狀態(tài)的感知識別算法不具備通用性;采用傳統(tǒng)的計算機(jī)象棋博弈算法,以追求勝率為目標(biāo),不具備趣味性,人機(jī)對弈體驗差。針對這些問題,本文從象棋棋盤棋子的識別、置棋區(qū)棋子定位識別與擺棋路徑規(guī)劃、象棋機(jī)器人的擬人化博弈、象棋機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)設(shè)計及其軟硬件控制等關(guān)鍵技術(shù)點出發(fā)進(jìn)行了研究,并研發(fā)出象棋機(jī)器人系統(tǒng)平臺。本文主要研究內(nèi)容如下:研究了象棋機(jī)器人棋盤棋子識別技術(shù)�；谄灞P背景圖像實現(xiàn)棋盤角點粗定位;按序掃描棋盤角點,利用基于HSV空間的角點鄰域圖像判定角點處是否存在棋子及棋子的顏色類別;為解決棋子圖像的方向、位置及尺度不確定性導(dǎo)致的棋子識別準(zhǔn)確率低的問題,分別對紅、黑方棋子構(gòu)建以文字輪廓歸一化傅里葉描述子特征為輸入的基于多層前饋網(wǎng)絡(luò)的棋子文字分類識別模型,棋子識別準(zhǔn)確率達(dá)到99.3%。研究了象棋機(jī)器人置棋區(qū)棋子定位識別與擺棋路徑規(guī)劃技術(shù)。基于圓輪廓匹配方式實現(xiàn)置棋區(qū)棋子圓輪廓檢測進(jìn)而實現(xiàn)所有棋子定位,并基于本文棋子文字識別方法對棋子進(jìn)行識別。基于貪心算法對擺棋路徑進(jìn)行規(guī)劃,確定置棋區(qū)中棋子的選擇順序及棋子在棋盤區(qū)中的擺放位置,得到象棋機(jī)器人擺棋時末端的訪問位置隊列。經(jīng)過實驗驗證,基于貪心算法的擺棋路徑規(guī)劃相比于依序擺棋方式規(guī)劃,縮短了擺棋過程總路徑長度,算法運(yùn)行時間滿足實時規(guī)劃的要求。研究了象棋機(jī)器人擬人化博弈走法決策。從擬人化角度,提出象棋機(jī)器人博弈的棋子偏好及博弈風(fēng)格概念。結(jié)合棋子偏好因子,對根節(jié)點所產(chǎn)生局面的估值進(jìn)行調(diào)整,分析了棋子偏好因子對于博弈走法決策的影響;結(jié)合博弈風(fēng)格因子,對根節(jié)點所產(chǎn)生局面的估值進(jìn)行調(diào)整,通過調(diào)整博弈風(fēng)格因子大小使得博弈程序具有激進(jìn)、適中及穩(wěn)健型風(fēng)格,分析了博弈風(fēng)格因子對于博弈走法決策的影響。最后通過擬人化博弈實驗驗證了從棋子偏好與博弈風(fēng)格角度研究象棋擬人化博弈是可行的。開發(fā)了象棋機(jī)器人系統(tǒng)平臺。從象棋機(jī)器人系統(tǒng)的功能需求出發(fā),分析了系統(tǒng)所需功能模塊,并完成各個模塊的設(shè)計與開發(fā),最終開發(fā)出象棋機(jī)器人系統(tǒng)平臺。最后,通過象棋機(jī)器人的對弈綜合實驗驗證了象棋機(jī)器人系統(tǒng)的可行性。
【圖文】：

國際象棋博弈能力，達(dá)到了大師水平的棋力。此后，國際象棋計算機(jī)博弈得到飛速發(fā)展，，逡逑ＩＢＭ的“深思”也升級為“深藍(lán)”，憑借其強(qiáng)大的處理器與國際象棋博弈算法，１９９７年，逡逑經(jīng)過升級的“深藍(lán)”擊敗了卡斯帕羅夫［５］，圖１－１為對弈時的場景。ＩＢＭ邋“深藍(lán)”的成功逡逑是計算機(jī)博弈領(lǐng)域，同時也是人工智能領(lǐng)域的一個里程碑。但從“深思”到“深藍(lán)”系逡逑列，僅僅是利用了計算機(jī)進(jìn)行博弈，并不具有實體的機(jī)器人結(jié)構(gòu)，因此其需依賴人放置逡逑棋子完成博弈過程。逡逑９邋ｍ：＼逡逑圖１－１卡斯帕羅夫與“深藍(lán)”對弈邐圖１－２國際象棋機(jī)器人逡逑２０００年，ＵＳＭＴＵ的Ｋ．邋Ｂｒｅｚｈｎｅｖ和Ｖ．邋Ｂｕｌｄｙｚｈｏｖ間設(shè)計的國際象棋機(jī)器人實現(xiàn)了與逡逑人進(jìn)行國際象棋對弈，該機(jī)器人使用液壓系統(tǒng)驅(qū)動機(jī)械手爪完成棋子的抓取及移動，如逡逑２逡逑

國際象棋博弈能力，達(dá)到了大師水平的棋力。此后，國際象棋計算機(jī)博弈得到飛速發(fā)展，逡逑ＩＢＭ的“深思”也升級為“深藍(lán)”，憑借其強(qiáng)大的處理器與國際象棋博弈算法，１９９７年，逡逑經(jīng)過升級的“深藍(lán)”擊敗了卡斯帕羅夫［５］，圖１－１為對弈時的場景。ＩＢＭ邋“深藍(lán)”的成功逡逑是計算機(jī)博弈領(lǐng)域，同時也是人工智能領(lǐng)域的一個里程碑。但從“深思”到“深藍(lán)”系逡逑列，僅僅是利用了計算機(jī)進(jìn)行博弈，并不具有實體的機(jī)器人結(jié)構(gòu)，因此其需依賴人放置逡逑棋子完成博弈過程。逡逑９邋ｍ：＼逡逑圖１－１卡斯帕羅夫與“深藍(lán)”對弈邐圖１－２國際象棋機(jī)器人逡逑２０００年，ＵＳＭＴＵ的Ｋ．邋Ｂｒｅｚｈｎｅｖ和Ｖ．邋Ｂｕｌｄｙｚｈｏｖ間設(shè)計的國際象棋機(jī)器人實現(xiàn)了與逡逑人進(jìn)行國際象棋對弈，該機(jī)器人使用液壓系統(tǒng)驅(qū)動機(jī)械手爪完成棋子的抓取及移動，如逡逑２逡逑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP242

【參考文獻(xiàn)】

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1 周顯恩;王耀南;李康軍;易國;吳成中;;一種多次隨機(jī)圓檢測及擬合度評估的瓶口定位法[J];儀器儀表學(xué)報;2015年09期

2 譚民;王碩;;機(jī)器人技術(shù)研究進(jìn)展[J];自動化學(xué)報;2013年07期

3 霍建亮;曾翎;王德勝;曾軍;;基于最小二乘法改進(jìn)的隨機(jī)圓檢測算法[J];光電工程;2011年05期

4 焦尚彬;劉丁;;博弈樹置換表啟發(fā)式算法研究[J];計算機(jī)工程與應(yīng)用;2010年06期

5 岳金朋;馮速;;中國象棋Alpha-Beta搜索算法的研究與改進(jìn)[J];北京師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年02期

6 魏偉波;芮筱亭;;圖像邊緣檢測方法研究[J];計算機(jī)工程與應(yīng)用;2006年30期

7 徐心和;王驕;;中國象棋計算機(jī)博弈關(guān)鍵技術(shù)分析[J];小型微型計算機(jī)系統(tǒng);2006年06期

8 王驕,王濤,羅艷紅,徐心和;中國象棋計算機(jī)博弈系統(tǒng)評估函數(shù)的自適應(yīng)遺傳算法實現(xiàn)[J];東北大學(xué)學(xué)報;2005年10期

9 黃立波,夏庭鍇,王春香,趙維江;實時環(huán)境下的對弈機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計與分析[J];機(jī)械;2004年06期

本文編號：2637940