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自动下围棋装置的设计与实现

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卿海波许金融王廷军陈一帆李航王晓浩刘文君

摘要：服务机器人已经得到广泛应用，设计一种全自动下围棋装置，能够自动交替落下黑白子，进行围棋对弈表演。这种自动交互下围棋装置具有同步齿形带X-Y运动单元，运动定位准确，噪声小。存子单元、推子电机、落子单元，通过控制围棋程序实现交替落下黑白棋子。这种装置结构简单，稳定性好，易于操作，有利于推广围棋一类的活动开展。

关键词：自动下围棋装置;对弈;运动单元;存子单元;推子电机;落子单元

目前，随着人们物质水平的提高，精神文化的消费日益凸显，围棋作为一种棋类运动也广受大众的青睐，但目前大众化的围棋对弈表演装置还是空白，设计一种成本低、结构简单的围棋全自动对弈表演装置有利于推广围棋一类的活动开展。

1 总体设计与工作原理

自动交互下围棋装置主要由同步齿形带X-Y运动单元、存子单元、推子电机、落子单元等组成，通过控制围棋程序实现交替落下黑白子棋子。由单片机控制装置的各个电机，保证装置运作的准确性。如图1所示，主要零部件包括转盘电机1、转盘2、黑子导管3、白字导管4、存子漏斗5、棋子10、落子漏斗11、托杆12、X导轨13、支撑杆14、Y导轨15、导轨电机16、棋盘17等。

首先通过支撑杆连接上部的转盘电机以及转盘并连接上落子平台，转盘上放置着两根导管（储子管），导管上部分别各有一个存子漏斗，用于储存黑白两色棋子，棋子通过导管落在下方的落子平台上，导管与下部落子平台之间有一定间隙，保证棋子能顺利落下，另外落子平台上在两导轨之间有一个深度较浅的沟槽，能让每次棋子只落下一颗，当转盘电机正向转动时，一导管经过沟槽，一颗棋子落入沟槽，此时推子电机运作，带动推杆向前，将棋子推入落子漏斗中，其中漏斗通过托杆连接在支撑杆上，之后棋子顺着漏斗下部的导管落到棋盘上完成落子动作，管与棋盘隔开一定的合适距离，保证下一步棋的顺利进行;当转盘电机反转时，另一导管经过沟槽，又一不同颜色的棋子落入凹槽中，再如上述步骤一样，棋子落到棋盘上完成落子动作，如此反复。存子漏斗中的棋子再通过重力作用自动滑入导管中，实现了自动下围棋。

只需对于下部的X、Y导轨给出坐标位置命令，可以保证棋子的准确下落位置。

2 结构设计与分析

2.1 X-Y运动单元

装置下部由水平面上横向导轨（X）与纵向导轨（Y）组成，两导轨交汇装有滑块，导轨一端装有电机，导轨内装有同步带轮，通过电机带动，进而带动滑块运动，这样可实现滑块上的落子装置能到达X、Y平面内的任意一点。

X-Y运动单元包括X、Y两向导轨和滑块组成，导轨各自由一个电机控制，滑块由两向导轨拖动，保证装置能达到棋盘内的所有位置，只需给予运动单元一个坐标指令即可。

2.2 存子单元

由支撑杆与下部运动单元连接，由转盘、两储子导管以及两存子漏斗构成，分别储存着两色棋子，免去下一子就要往里添加的繁琐，保证装置下棋的连续性。

2.3 落子单元

主要由推子电机1、推杆2、沟槽3、落子平台4、滑块5、转盘电机、落子漏斗构成，通过转盘电机的正反转作用经存子单元将黑白两色棋子输送到落子平台的沟槽里，再由推子电机带动推杆作用通过沟槽將棋子推入落子漏斗中，最后下在棋盘上。

3 装置的特点

3.1 机械结构与电机传动

传动装置主要依靠电机传动，由单片机控制电机，带动横向、纵向两导轨运动，再由导轨上的滑块带动上部结构完成落子。

3.2 双导轨设计

双导轨分为横向、纵向导轨，实现装置能到达平面内任意位置。

3.3 落子结构

通过电机的正反转分别落下黑、白棋子，两棋子导管中间设有沟槽，保证棋子能从储子管中顺利落下并定位，保证推杆的动作到位，最后完成落子。

3.4 电源及供电系统

该装置所使用直流电源为装置中电机提供电能，它来自家庭用电，为220V。电源系统内设置有电压调节器，以保证电压稳定在一定范围之内，防止因电压起伏过大而损坏设备。

4 结论

目前，随着人们生活水平的提高，精神文化上的消费日益凸显，各种兴趣教育也是络绎不绝，已经普及到了大多数家庭中，其中不乏围棋这一模块。顺应这一潮流，我们的产品可以实现的是自动下围棋，可用于家庭娱乐、各种大型的围棋活动、围棋的教学等领域。

参考文献：

[1]杨家军，张卫国.机械设计基础.华中科技大学出版社，2003.

[2]成大先.机械设计手册.化学工业出版社，2016.

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