一种机械臂及对弈机器人的制作方法

1.本技术实施例涉及但不限于机器人领域，尤其涉及一种机械臂及对弈机器人。


背景技术：

2.下棋是一种具有对抗性、竞技性和娱乐性的体育活动，可以锻炼人的思维能力。现如今，网络的兴起，使得下棋的常见形式为用户坐在电子屏幕前进行操作。但是，这样的方式少了面对面的交流，减少了实物的乐趣，且长时间会对眼睛造成伤害。
3.为了提升人机对弈的交互体验，相关技术中设计出带有机械臂的对弈机器人。对弈机器人通过摄像头拍摄棋盘的照片，然后识别棋盘上的棋子类别和位置，来分析当前的局势和做出下一步动作的决策，最后带有机械臂的对弈机器人可以将运算结果反馈至操纵机械臂的电机，使电机旋转带动机械臂转动一个角度，再利用机械臂末端的吸铁石等取子部来抓取棋子并放到另一个位置，以便完成走棋的过程。
4.但是，对弈机器人通过摄像头拍摄棋盘的照片，由于环境光照不佳等原因，会出现棋子识别错误等现象。如何通过技术手段改进识别效果，提高棋子位置和类别识别的准确性和可靠性，是目前待解决的一个重要问题。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供的机械臂及对弈机器人，具有能准确可靠识别棋子的类别和位置的优点。
6.第一方面，本技术实施例提供一种机械臂，包括机械臂本体和摄像头，机械臂本体包括执行部，执行部用于与目标物体互动；摄像头设置于机械臂本体上，用于跟随执行部运动到目标物体处，并采集目标信息。
7.本技术实施例提供的机械臂，机械臂本体具有一定的活动范围，可以带动执行部运动到目标位置，通常，执行部设置在机械臂的端部，以使执行部能够在尽可能大的范围内移动，摄像头跟随执行部运动，可以尽可能的靠近目标物体，在摄像头拍摄目标物体时，受到光线等不利因素的干扰降低，摄像头拍摄的目标物体图像也更加清晰、准确，该图像所能提取到的信息也更有价值，通过将该摄像头拍摄的清晰图像特征和预设的目标物体特征相比较，可以判断执行部是否处于正确的目标物体位置，从而提高机械臂及相关设备的准确性和可靠性，与相关技术中设备对目标物体识别准确率低的方案相比，本技术的机械臂由于搭载了随执行部运动的摄像头，因此具有更高的准确性和可靠性。
8.在本技术的一种可能的实现方式中，执行部为取子部，摄像头设置在取子部上。
9.本技术实施例提供的机械臂，将取子部设为执行部，使得机械臂可以用于对弈机器人，取子部将跟随对弈机器人的指令运动到目标物体即目标棋子的位置，抓取棋盘上的目标棋子以便移动该棋子，取子部是机械臂上与目标棋子距离最近的部件，将摄像头设置在取子部上，可以使摄像头与目标棋子的距离更近，当取子部移动到目标物体处时，摄像头可以近距离对目标棋子进行拍照，以便及时、准确获知目标棋子的特征。
10.在本技术的一种可能的实现方式中，摄像头设置于取子部朝向目标物体一侧的端面上。
11.本技术实施例提供的机械臂，为了便于摄像头及时获取目标物体的特征，将摄像头设置于取子部朝向目标物体一侧的端面上，取子部朝向目标物体的端面是距离目标物体最近的端面，将摄像头设置在该端面，可以使摄像头与目标物体的距离进一步缩小，也进一步降低了光线等不利干扰因素的影响，便于摄像头获取更加清晰、准确的目标物体图像。
12.在本技术的一种可能的实现方式中，摄像头设置于端面的中部位置，使得摄像头的镜头正对于目标物体，所拍摄的目标物体处于图像的中心位置，图像的还原度更高。
13.在本技术的一种可能的实现方式中，摄像头设置于端面的周边位置，可以在取子部中心位置难以打孔安装时，有利于摄像在取子部朝向物体的端面上，以获取更加清晰、准确的图像，又能减少了在中心位置打孔带来的技术难题和附加成本。
14.在本技术的一种可能的实现方式中，摄像头设置于取子部的侧壁，从而降低摄像头对取子部取放棋子动作的干扰。
15.在本技术的一种可能的实现方式中，摄像头的镜片所在平面与目标物体所在平面呈一锐角角度设置，以使摄像头朝向目标物体，即摄像头的主光轴方向与取子部的中轴线方向具有锐角夹角，从而使得摄像头的主光轴和目标物体对正，以便拍摄的图像能最大化还原目标物体的特征。
16.在本技术的一种可能的实现方式中，机械臂本体还包括动作部，摄像头设置在动作部的末端，动作部的末端连接执行部。
17.在本技术的一种可能的实现方式中，还包括控制器，机械臂本体和摄像头均电联接于控制器，控制器用于根据摄像头采集到的目标信息控制机械臂本体，具体的，摄像头拍摄目标物体的信息并传送给控制器，控制器分析该信息和预设信息是否一致，从而判断机械臂的执行部是否处于正确的位置，当处于正确位置时，继续执行原定指令，当处于错误位置时，更正指令以便机械臂的执行部到达正确位置。
18.第二方面，本技术实施例提供一种对弈机器人，包括机器人本体和第一方面中任一项的机械臂，机械臂安装于机器人本体上。
19.本技术实施例提供的对弈机器人，由于具有本技术的机械臂，因此具有相同的技术效果，即摄像头跟随执行部运动，可以尽可能的靠近目标物体，在摄像头拍摄目标物体时，受到光线等不利因素的干扰降低，摄像头拍摄的目标物体图像也更加清晰、准确，该图像所能提取到的信息也更有价值，通过将该摄像头拍摄的清晰图像特征和预设的目标物体特征相比较，可以判断执行部是否处于正确的目标物体位置，从而提高机械臂及相关设备的准确性和可靠性。
附图说明
20.图1为本技术实施例提供的对弈机器人的结构示意图；
21.图2为本技术实施例提供的对弈机器人的正视图；
22.图3为本技术实施例提供的机械臂中摄像头安装在取子部端面中心的示意图；
23.图4为本技术实施例提供的机械臂中摄像头安装在取子部端面周边的示意图；
24.图5为本技术实施例提供的机械臂中摄像头安装在取子部侧壁的示意图；
25.图6为本技术实施例提供的机械臂中摄像头安装在机械臂本体端部的示意图。
26.附图标记：
27.1-机器人本体；11-底座；12-棋盘；2-机械臂；21-机械臂本体；211-执行部/取子部；212-动作部；22-摄像头；23-控制器。
具体实施方式
28.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。
29.在本技术实施例中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
30.此外，在本技术实施例中，“上”、“下”、“左”以及“右”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。
31.在本技术实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。
32.在本技术实施例中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
33.在本技术实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本技术实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
34.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术说明书中的附图，对本技术的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。
35.本技术实施例提供了一种对弈机器人，用于实现人工智能和用户的对弈，其中，对弈的种类可以是多种多样的，例如：中国象棋、国际象棋、围棋、军棋、跳棋、五子棋等。还可以是民间杂棋的种类，如潮州地区的旋回棋、策反棋、赶虎棋等。
36.参照图1和图2，本技术实施例提供的对弈机器人，包括机器人本体1和机械臂2，机械臂2安装于机器人本体1上。
37.以象棋为例，机器人本体1至少包括底座11、棋具以及人工智能模块，其中棋具包括棋盘12和棋子，棋盘12和机械臂2均设置在底座11上，人工智能模块用于获取棋子在棋盘12上的布局，并做出决策使机械臂2完成走棋。
38.具体的，人机对弈时，机器人方由人工智能模块实时获取棋盘12上的棋子布局，然后通过人工智能模块做出走棋策略，并将目标棋子以及目标位置等信息传递到机械臂2，机械臂2根据指令将目标棋子移动到目标位置，完成走棋的过程。
39.其中，人工智能模块包括感知单元和处理单元，感知单元用于获取棋子在棋盘12上的布局，处理单元用于根据目前的局势做出相应的策略，并驱动机械臂2完成走棋。
40.需要说明的是，本技术对感知单元的形式不作限制，例如，在每个棋子上设置特征标志，在棋盘12的上的每个落子点设置识别部，感知单元通过每个识别部识别出的棋子特征来获取棋子的布局；又例如，棋盘12设有上有电磁感应模块，通过电磁信号对棋子进行定位从而获取棋子的布局；又例如，感知单元可以为摄像设备，通过摄像设备拍摄棋盘12的照片，然后通过处理单元识别棋子从而获取棋子的布局。
41.此外，棋盘12和底座11的连接关系不作限定，示例地，在本技术的一种实施例中，棋盘12也可以和底座11一体设置，例如棋盘12刻画在底座11的表面上，机械臂2安装在底座11的边缘位置，这样的设置使得棋盘12和机械臂2固连在一起，从而提高了机械臂2的定位精度；在本技术的另一种实施中，棋盘12可以可拆卸方式固定连接在底座11上，例如棋盘12通过卡接、紧固件连接等可拆卸方式设置在底座11的一侧，可拆卸连接可以更换不同种类的棋盘12，使得对弈机器人的适用范围更广，从而提高了对弈机器人的普适性。
42.在此基础上，本技术实施例提供一种机械臂2，参照图1和图2，本技术的机械臂2包括机械臂本体21和摄像头22，机械臂本体21包括执行部211，执行部211用于与目标物体互动；摄像头22设置于机械臂本体21上，用于跟随执行部211运动到目标物体处，并采集目标信息。
43.其中机械臂本体21具有一定的活动范围，可以带动执行部211运动到目标位置，通常，执行部211设置在机械臂2的端部，以使执行部211能够在尽可能大的范围内移动，摄像头22跟随执行部211运动，可以尽可能的靠近目标物体，在摄像头22拍摄目标物体时，受到光线等不利因素的干扰降低，摄像头22拍摄的目标物体图像也更加清晰、准确，该图像所能提取到的信息也更有价值，通过将该摄像头22拍摄的清晰图像特征和预设的目标物体特征相比较，可以判断执行部211是否处于正确的目标物体位置，从而提高机械臂2及相关设备的准确性和可靠性。
44.需要说明的是，本技术对机械臂2的适用范围不作限制，示例地，本技术的机械臂2可用于仓储货物管理等领域，以提高对货物的特征信息识别，提高仓储管理系统的可靠性。为便于描述，以下以机械臂2在上对弈机器人上的应用作为示例。
45.当本技术的机械臂2用于对弈机器人时，对弈机器人首先通过机器人本体1上的摄像头，即上述感知单元拍摄整个棋盘12的图像，并通过处理单元分析和识别该图像，获取每个棋子的位置及其类别，需要注意的是，此时由于环境光照等原因，部分棋子的位置和类别判断可能失误，其次处理单元根据棋盘局势做出计算和决策，决定对弈机器人下一步需要挪动的棋子，以及该棋子的目标位置，随后处理单元控制机械臂2中的执行部211移动到棋子的正上方，机械臂2上的摄像头22随之移动到棋子上方，并对当前棋子进行近距离拍照，处理单元对摄像头22拍摄的照片单独分析和识别，由于摄像头22拍照距离近、照片中背景很少，因此识别准确率高，当处理单元判断摄像头22所拍摄图像的识别结果和机器人本体1上的摄像头所拍摄图像识别结果一致时，发送指令使机械臂2继续移动棋子，当结果不一致
时，处理单元可根据此次单独分析和识别结果重新计算整个棋盘的局势，然后重新决策。
46.其中，摄像头22的类型本技术不作限制，例如，普通摄像头22、红外摄像头22、针孔摄像头22等，为了降低摄像头22体积过大对执行部211的产生干扰，可选的采用微型摄像头22，同时，微型摄像头22的体积小重量也轻，可以减少机械臂本体21的负载。
47.此外，摄像头22可以选用有线摄像头22的也可以选用无线摄像头22，有线摄像头22的信号传输更加稳定，且供电方便，不用考虑摄像头22的续航问题；无线摄像头22则无需布线，使得机械臂2结构设计更加简单，同时减少了线束对机械臂本体21或执行部211动作的干扰。
48.需要说明的是，本技术对摄像头22在机械臂本体21上的安装位置不作限定，例如，摄像头22可以安装在执行部211上；又例如，摄像头22可以安装在机械臂本体21靠近执行部211的一端。
49.参照图1和图2，在本技术的一种实施例中，本技术的机械臂2用于对弈机器人，执行部211为取子部，即抓取或放置棋子的部件，摄像头22设置在取子部211上。
50.其中，机械臂本体21由对弈机器人的处理单元驱动，用于带动执行部211运行到目标位置，执行部211则和目标物体产生互动，例如抓取、放置等，执行部211是机械臂2上距离目标物体最近的部件，机械臂本体21上还设置有摄像头22，摄像头22可以跟随执行部211运动到目标位置，从而近距离对目标物体进行拍摄，由于摄像头22距离目标物体足够近，一定程度上排除光线等不利因素的干扰，从而可以获取更清晰、更准确的目标物体图像，摄像头22将拍摄的图像传递到处理单元，由处理单元识别并分析执行部211所在的位置是否准确，减少感知单元的识别错误，从而提高了对弈机器人的走棋的准确性。
51.为了使摄像头22拍摄的图像更加清晰、还原，参照图1、图3和图4，在本技术的一种实施例中，摄像头22设置于取子部211朝向目标物体一侧的端面上。取子部211朝向目标物体的端面是距离目标物体最近的端面，将摄像头22设置在该端面，可以使摄像头22与目标物体的距离进一步缩小，也进一步降低了光线等不利干扰因素的影响，便于摄像头22获取更加清晰、准确的目标物体图像。
52.需要说明的是，摄像头22在取子部211端面上的位置不作限定，例如，摄像头22位于取子部211该端面的中心位置；又例如，摄像头22偏离取子部211端面的中心位置。
53.参照图3，在本技术的一种实施例中，摄像头22设置于端面的中部位置，使得摄像头22的镜头正对于目标物体，所拍摄的目标物体处于图像的中心位置，图像的还原度更高。
54.参照图4，在本技术的另一种实施例中，摄像头22设置于端面的周边位置，以对取子部211中心位置的取子部件进行避让，例如当取子部211上述端面的中心设置有电磁铁或其他吸取部件时，在取子部211上述端面打孔存在一定的技术难度和附加成本，此时考虑将摄像头22放置在上述端面的周边位置，既能提升所拍摄图像的准确性，又能缩减成本。
55.此外，当取子部211的上述端面不便于设置摄像头22时，参照图2和图5，在本技术的一种实施例汇总，摄像头22设置于取子部211的侧壁，从而降低摄像头22对取子部211取放棋子动作的干扰。
56.在此基础上，为了防止摄像头22和目标物体不对正，拍摄的目标物体图像准确性不够，参照图5，在本技术的一种实施例中，摄像头22的镜片所在平面与目标物体所在平面呈一锐角角度设置，以使摄像头22朝向目标物体，也即摄像头22的主光轴方向与取子部211
的中轴线方向具有锐角夹角，从而使得摄像头22的主光轴和目标物体对正，以便拍摄的图像能最大化还原目标物体的特征。
57.其中，锐角角度可依据实际情况设置，具体需要考虑摄像头22的镜头与目标物体的最佳拍摄距离，以及摄像头22距离取子部211与目标物体接触面的距离。
58.需要说明的是，本技术对取子部211的类型不作限制，示例地，在本技术的一种实施例中，取子部211的上设置有磁铁、真空吸盘的等吸取件，通过吸附的方式拿起或放下棋子；在本技术的另一种实施例中，取子部211为机械爪，通过模拟人体的方式抓取棋子。对应不同的取子部211形式，摄像头22的安装位置也不尽相同，可选的，摄像头22应安装在取子部211相对机械臂本体21固定的位置，例如取子部211的基座等，减少取子部211在取子动作中带动摄像头22晃动。
59.此外，摄像头22也可以不设置在机械臂本体21的执行部211上，参照图1、图2和图6，在本技术的一种实施例中，机械臂本体21还包括动作部212，摄像头22设置在动作部212的末端，动作部212的末端连接执行部211。
60.其中，摄像头22设置在动作部212的末端上，在有利于近距离拍摄目标物体图像的同时，可以最大程度降低摄像头22类型的限制，使得产品可以选用尺寸较大，但参数更好，价格更低廉的产品，同时，也无需考虑有线摄像头22的线束对执行部211的影响。
61.再者，摄像头22距离目标物体的距离稍远，但可以获得更广的拍摄范围，使得摄像头22可以拍摄下目标物体周围的情形，经过处理单元分析提前判断目标棋子周围棋子的位置是否准确，可以提前进行修正，降低机械臂2带动取子部211运动到目标物体处才发现目标错位的情形。
62.需要说明的是，当摄像头22安装在动作部212上时，需要促使摄像头22朝向目标物体，此时，可以通过将摄像头22主光轴垂直设置于取子部211和目标物体接触面的方式，也可以选用可旋转的摄像头22，使摄像头22跟随动作部212的动作，在取子部211到达目标物体所在位置时，摄像头22镜头的主光轴和目标物体对正。
63.需要说明的是，本技术不对动作部212的结构及自由度进行限制，例如，动作部212为三自由度电机驱动型；又例如，动作部212为四自由度液压驱动型。
64.参照图1和图2，在本技术的实施例中，动作部212包括至少一个连接杆，当动作部212包含一个连接杆时，其一端和对弈机器人的底座11可旋转连接，另一端和执行部211连接，动作部212通过旋转的方式带动执行部211移动到不同的位置；当动作部212包含多个连接杆时，多个连接杆首尾依次可旋转连接，且各连接处的旋转轴线可以平行设置，也可以成角度设置，动作部212的总长度覆盖棋盘12范围即可。
65.需要说明的是，动作部212应至少能在两个不同的方向上运动，即动作部212能在平行棋盘12的平面上运动，以带动取子部211运动到棋盘12对应位置。动作部212还能带动取子部211靠近或远离棋子，以减少在机械臂2走棋过程中与其他棋子发生碰撞。
66.其中，动作部212的驱动方式有多种，电机驱动，气压、液压驱动等，根据实际需求可设置相应的传动机构，例如齿轮机构、链条机构、皮带机构等，可依据相关技术设置，不申请不作赘述。
67.为了使摄像头22拍摄的目标信息能对机械臂本体21形成反馈，参照图2，在本技术的一种实施例中，机械臂2还包括控制器23，机械臂本体21和摄像头22均电联接于控制器
23，控制器23用于根据摄像头22采集到的目标信息控制机械臂本体21。
68.具体的，摄像头22拍摄目标物体的信息并传送给控制器23，控制器23分析该信息和预设信息是否一致，从而判断机械臂2的执行部211是否处于正确的位置，当处于正确位置时，继续执行原定指令，当处于错误位置时，更正指令以便机械臂2的执行部211到达正确位置。
69.需要说明的是，该控制器23可以是独立设置于机械臂2上的控制器23，也可以是对弈机器人的处理单元，相应的，控制器23设置在机械臂2的基座或对弈机器人的底座11上。
70.其中，本技术对机械臂2的基座形式不作限制，示例地，机械臂2的基座和对弈机器人的底座11为一体，且该底座11为箱型结构，在人机对弈结束后，可以将机械臂本体21、摄像头22等收纳在该箱型的底座11中加以保护，从而延长其使用寿命。
71.上述本技术实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上仅为本技术的优选实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。