一种棋子可自行移动的智能棋盘的制作方法

1.本实用新型属于益智产品技术领域，涉及一种棋子可自行移动的智能棋盘。


背景技术：

2.目前市面上销售的智能棋盘产品，有以下几个不足之处：
3.1.基本都是通过语音提示的方式引导使用者下棋，棋子本身不会自行移动，这样就失去了人机博弈的魅力，少了智能棋盘在对弈过程中的视觉科技感与真实的用户体验感。
4.2.目前市场上缺失棋子可自行移动的实体产品，有人机博弈想法与需求的客户却无处购买，从市场发展与趋势上来说，人机博弈的产品未来市场巨大。
5.市场上的同类产品，并没有现实可行的具体的产品生产执行方案，并没有解决生产过程中的具体细节的技术问题，材料问题，以及设备运行过程中的算法问题。
6.本实用新型智能棋盘，在棋子的自行移动层面，做出了全新的构建，在机械结构设计，目标体牵引移动，感应器信号传递，以及集成电路设计生产，电器控制，软件部分的算法推算等层面，都做了大量详尽的数据验证与技术提升。本实用新型通过大量的使用场景与用户反馈，在技术层面做了全面的优化与改进。例如：在棋盘的内置箱体内的机械牵引部分，本实用新型对牵引装置加装了定位功能，确保电机在移动的过程中可以精准的捕捉到棋子的位置。针对电机在移动的轴上如何获取电力的问题，本实用新型设计了导电滑轨结构，从而使磁铁翻转模块在不适用线缆、拖链的结构下灵活、持续稳定的获得电力。顺利解决了牵引棋子的磁性装置在移动中稳定的获得持续供电的技术障碍，让产品更加的稳定，使用更加流畅。


技术实现要素：

7.为了解决上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种棋子可自行移动的智能棋盘。
8.一种棋子可自行移动的智能棋盘，包括棋盘和棋子；棋盘包括上下两部分；其中，
9.棋盘上部分包括框架、钢化玻璃面板、金属按钮模块以及反馈电路板；
10.棋盘下部分包括导向结构、传动结构、磁铁翻转模块、导电滑轨结构、y轴拖链结构以及电子电路模块；
11.导向结构分为纵向上下移动的y轴与横向左右移动的x轴；y轴的导向导轨由两根y轴硬轴导轨组成，分别使用轴座固定在棋盘下部分的底板上的左右两侧；x轴的两根x轴硬轴导轨以及左侧滑块、右侧滑块安装在y轴导轨上；
12.传动结构中，每根同步带所在的传动系统两端各包含一个同步轮与一个主动轮；
13.x轴同步带传动系统中，x轴使用一根同步带，主动轮安装在一个x轴步进电机的一号出轴上；
14.y轴同步带传动系统中，y轴使用两根同步带；y轴驱动电机为一个双出轴的步进电
机，两端的二号出轴各连接一个联轴器，两个联轴器两端各连接两根传动轴，在传动轴的末端各安装两个同步带主动轮；
15.磁铁翻转模块安装在x轴上，包含一个带减速齿轮的直流电机、一个可安装永磁磁铁的连杆、一个永磁磁铁以及翻转限位模块；
16.导电滑轨结构由两根导电导轨、两个碳刷组成；导电导轨与x轴硬轴导轨同方向排列；碳刷安装在磁铁翻转模块中；
17.y轴拖链结构包含一个拖链以及一根运动电缆，拖链一端固定在棋盘下部分的底板上，另一端固定在左侧滑块上，在拖链中贯穿一根运动电缆；
18.棋子底部中心镶嵌棋子永磁磁铁。
19.框架居中位置设有一号槽，底部的中间位置设有二号槽。
20.钢化玻璃面板底部有彩色喷绘图层，彩色喷绘图层下方有纯白色油墨图层，纯白色油墨图层下方有固化保护层。
21.金属按钮模块包括两个透光孔、两个金属按钮、一个旋钮、一个电路板以及两个透明的导光件。
22.金属按钮模块位于框架的下部居中位置；旋钮位于金属按钮模块的中心位置，两侧各分布一个透光孔与一个金属按钮；
23.电路板包括两个机械键盘按键、一个8档波段开关、两个贴片led彩灯，一个2*8p接头；
24.电路板与金属按钮使用铜柱螺丝连接。
25.反馈电路板由12个反馈单元板组成，12个反馈单元板由两块分电板分电；每一块反馈单元板覆盖2列4行的棋格，每一个棋格放置4颗rgb彩灯阵列和9个霍尔传感器阵列。
26.翻转限位模块由两个微动开关组成。
27.碳刷由弹簧、引线与石墨材料组成，引线一端连接至翻转限位模块上，另一端则贯穿弹簧中心，埋入石墨材料。
28.电子电路模块包括：稳压电源变压器、电路板总成模块；其中，电路板总成模块包括主板、微型计算机板以及步进电机的驱动电路板；棋盘的稳压电源变压器、反馈电路板、步进电机、扬声器、散热风扇、原点开关全部接入在主板上；主板收集反馈电路板的信号送至微型计算机板，经微型计算机板处理后驱动步进电机以及反馈电路板上的led彩灯。
29.内置音箱：内置音箱可以接收玩家的语音命令，根据语音提示行棋；也可以通过内置音箱语音提示下棋的违规动作或是非法行棋动作，播报设备故障，使用方法等。
30.棋子永磁磁铁底部黏贴垫片、套有橡胶圈。
31.同步带皆为开口同步带，开头与结尾都嵌入机械结构与同步带互补的齿形结构中，同步带使用同步带弹簧进行张紧。
32.本实用新型的使用方法包括：
33.该棋盘上电后按下电源键，等待数十秒后机器完成开机以及硬件的开机准备，位于底盘底部中央的旋钮共分为8个档位，第一个档位为“关机档位”，第二个档位至第四个档位分为“人机档位”区间，具体可细分为“人机简单”、“人机普通”与“人机困难”档位，第五个档位为“人与人档位“，第六个档位为“演示档位”，第七个档位为“复位档位“，第八个档位为“复位并重启档位”。
[0034]“关机档位”：关机需要旋转至“关机档位”，再按相应的按键进行关机，防止误操作。
[0035]“人机档位”：下棋双方一方为人类玩家，另一方为计算机。开机后人先下一步，随后棋盘会下一步，结束后棋盘会在胜利方亮起绿灯，在失败方亮起红灯。若是平局或僵局，则会在两方同时亮起黄灯。结束后按将旋钮旋转至复位按钮，棋盘随即开始复位。
[0036]“人与人档位“：下棋双方都为人类玩家，此时棋盘开启指引与辅助功能，例如继续可使用灯光指引功能，在一方拾起一个棋子的时候，用绿色点亮棋格用于标示合法的落子棋格。辅助功能则可以在一些特殊的走法中使用到，例如”王车易位“与“吃过路兵”这些走法中，玩家仅需移动一枚棋子，棋盘则会帮助移动剩余的棋子。本实用新型通过通讯模块实现在线联机博弈功能，实现远程“人与人”对弈，比如上海的设备可以与北京或是纽约的设备对弈，只要双方玩家均使用本实用新型棋盘，玩家的一方在本实用新型棋盘上所走的步伐，通过网络，可以通过在线数据传输，同步到对方玩家的棋盘上，带动对方的棋子行走。
[0037]“演示档位”：下棋双方都为计算机，白方走一步后黑方走一步，灯光依然会根据规则进行提示，如此反复直到分出胜负或是僵局、平局。在每局结束后等待若干分钟，棋盘开始复位，并自动进入下一盘棋局继续演示，直到关机或是切换至其他档位。
[0038]“复位档位“与”复位并重启档位“相似，主要作用就是将棋子移动至默认开始位置，为下一盘棋局的开始做好准备，除了上述的功能外，在下棋过程中，使用复位按钮也是有效的。
[0039]
灯光指引规则：以正在下棋的一方为例，拾起一个棋子，棋子离开的格子显示为蓝色，棋子可以落下的格子，也就是可以合法落子的格子显示为绿色。将被“吃“的棋子所在格子则显示为红色。
[0040]
本实用新型的有益效果在于：
[0041]
本实用新型产品填补了目前市面上可自行走智能棋盘的产品空白。具体有以下几项与目前技术领域的产品有明显区别，充分实现智能棋盘的自行走功能，更好的展示产品的性能。本实用新型通过大量的使用场景与用户反馈，在技术层面做了全面的优化与改进。例如：在棋盘的内置箱体内的机械牵引部分，本实用新型对牵引装置加装了定位功能，确保电机在移动的过程中可以精准的捕捉到棋子的位置。针对电机在移动的轴上如何获取电力的问题，本实用新型设计了导电滑轨结构，从而使磁铁翻转模块在不适用线缆、拖链的结构下灵活、持续稳定的获得电力。顺利解决了牵引棋子的磁性装置在移动中稳定的获得持续供电的技术障碍，让产品更加的稳定，使用更加流畅。本实用新型智能棋盘，在棋子的自行移动层面，做出了全新的构建，在机械结构设计，目标体牵引移动，感应器信号传递，以及集成电路设计生产，电器控制，软件部分的算法推算等层面，都做了大量详尽的数据验证与技术提升。
附图说明
[0042]
图1为本使用新型棋盘的结构示意图；
[0043]
图2为本实用新型金属按钮模块的结构示意图；
[0044]
图3为本实用新型棋子反馈电路板的结构示意图；
[0045]
图4为本实用新型导向结构的结构示意图；
[0046]
图5为本实用新型传动结构的结构示意图；
[0047]
图6为本实用新型磁铁翻转模块的结构示意图；
[0048]
图7为本实用新型导电滑轨结构的结构示意图；
[0049]
图8为本实用新型y轴拖链结构的结构示意图；
[0050]
图9为本实用新型电子电路模块的结构示意图；
[0051]
图10为本实用新型棋子的结构示意图。
[0052]
其中，
[0053]1‑
棋盘；
[0054]
11
‑
框架，111
‑
一号槽，112
‑
二号槽；
[0055]
12
‑
钢化玻璃面板；
[0056]
13
‑
金属按钮模块，131
‑
透光孔，132
‑
金属按钮，133
‑
旋钮，134
‑
电路板，1341
‑
机械键盘按键，1342
‑
8档波段开关，1343
‑
贴片led彩灯，2344
‑
2*8p接头，135
‑
导光件；
[0057]
14
‑
反馈电路板，141
‑
反馈单元板，142
‑
分电板；
[0058]
21
‑
导向机构，212
‑
y轴硬轴导轨，213
‑
x轴硬轴导轨，214
‑
左侧滑块，215
‑
右侧滑块；
[0059]
22
‑
传动结构，221
‑
同步带，222
‑
同步轮，223
‑
主动轮，224
‑
x轴步进电机，2241
‑
一号出轴，225
‑
y轴驱动电机，2251
‑
二号出轴，226
‑
联轴器，227
‑
传动轴，228
‑
同步带弹簧；
[0060]
23
‑
磁铁翻转模块，231
‑
直流电机，232
‑
连杆，233
‑
永磁磁铁，234
‑
翻转限位模块，2341
‑
微动开关；
[0061]
24
‑
导电滑轨结构，241
‑
导电导轨，242
‑
碳刷，2421
‑
弹簧，2422
‑
引线，2423
‑
石墨材料；
[0062]
25
‑
y轴拖链结构，251
‑
拖链，252
‑
运动电缆；
[0063]
26
‑
电子电路模块，261
‑
稳压电源变压器，262
‑
电路板总成模块，2621
‑
主板，2622
‑
微型计算机板，2623
‑
步进电机的驱动电路板，264
‑
扬声器，265
‑
散热风扇，266
‑
原点开关；
[0064]3‑
棋子，31
‑
棋子永磁磁铁，32
‑
垫片，33
‑
橡胶圈。
具体实施方式
[0065]
结合以下具体实施例和附图，对实用新型作进一步的详细说明。实施本实用新型的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本实用新型没有特别限制内容。
[0066]
本实用新型包括棋子3与棋盘1；
[0067]
其中棋盘1包括上下两部分：
[0068]
棋盘1上部分包括框架11，钢化玻璃面板12，金属按钮模块13，以及棋子的反馈电路板14。
[0069]
框架11：框架11外尺寸为长700mm*宽484mm*高66mm左右，框架11面板的厚度约为10mm。框架11居中位置有一个长544mm*宽348mm左右用于镶嵌钢化玻璃面板12的一号槽111，底部的中间位置有一个长83mm*宽32mm用于镶嵌金属按钮模块13的二号槽112。框架11采用胡桃木或白蜡木等实木材质，表面工艺为喷涂清漆或是木蜡油。
[0070]
钢化玻璃面板12：钢化玻璃面板12的尺寸约为长544mm*宽348mm。钢化玻璃面板12
厚度为3mm，玻璃采用钢化工艺，以提高玻璃的强度。钢化玻璃颜色为透明，但在底部有多层着色涂层，在玻璃下的一层为彩色喷绘涂层，国际象棋的8*8的下棋区域格子与分布在棋盘两侧各位2*8的出局区域格子图案在这里体现。在这一彩色喷绘涂层下方将继续喷涂若干层纯白色油墨，以提高玻璃的不透明度以隐藏棋盘内部的机械电路结构。在彩色喷绘涂层与纯白色油墨涂层之下将最后喷涂一层固化保护层，以提高所有图案的稳定性以及强度以方便粘贴后续的电子电路板模块26。
[0071]
金属按钮模块13：金属按钮模块13放置在框架11的下部居中位置，分别有两个透光孔131、两个金属按钮132、以及一个旋钮133组成，其中旋钮133位于金属按钮模块13的中心位置，在两侧各分布一个透光孔131与一个金属按钮132。此金属按钮模块13还包括一个电路板134，电路板134上有两个机械键盘按键1341、一个8档波段开关1342以及两个贴片led彩灯1343，电路板134上还包含一个2*8p的接头1344，以方便电路板134连接至棋盘1的电路板总成模块262。电路板134与金属按钮132使用铜柱螺丝连接，除此之外金属按钮模块13还包含两个透明的导光件135，用于将电路板134上的led彩灯1343的灯光引导至金属按钮132面板的透光孔131。
[0072]
反馈电路板14：本实用新型反馈电路板14与传统的反馈电路板不同，反馈电路并不是一整块，而是采用了化整为零的方式，使用12块反馈单元板141组成焊接拼搭而成，从而提高生产的便利性以及维修的可行性，每一块反馈单元板141可覆盖2列4行的棋格。每一个格子中放置4颗rgb彩灯阵列，使发光平均令人舒适。除了rgb彩灯阵列，每一个格子还包含9个霍尔传感器阵列，该霍尔传感器的排列为菱形排列，这样的排列可以与上述rgb彩灯的排列形成排列空间上的互补。使用霍尔传感器阵列可有效提高检测棋子的容错性，使得棋子即使不在棋格的中心依然可以有效被读取到棋子数据。除了12块反馈单元板141，反馈电路板14还包含两块分电板142。反馈单元板141与分电板142的排列方式如图3。
[0073]
棋盘1下部分包括导向结构21，传动结构22，磁铁翻转模块23，导电滑轨结构24，y轴拖链结构25，及电子电路模块26等。
[0074]
导向结构21：导向结构21按移动方向可以分为纵向上下移动的y轴与横向左右移动的x轴。y轴的导向导轨由两根直径为8mmy轴硬轴导轨212组成，分别使用轴座固定在棋盘下部分的底板上的左右两侧，x轴两根直径为6mm的x轴硬轴导轨213以及左侧滑块214、右侧滑块215则安装在y轴导轨上。
[0075]
传动结构22：本实用新型主要使用同步带221进行传动，同步带221的型号为6mm宽的2gt型，其中x轴部分使用一根同步带221，y轴使用两根同步带221。每根同步带221所在的传动系统两端各包含一个同步轮222与一个主动轮223。x轴同步带传动系统中，主动轮223安装在一个x轴步进电机224的一号出轴2241上。y轴的传动系统中，y轴驱动电机225为一个双出轴的步进电机，两端的二号出轴2251各连接一个联轴器226，两个联轴器226两端右各连接一长一短两根传动轴227，在传动轴227的末端则各安装两个同步带主动轮223。同步带221皆为开口同步带，同步带221的开头与结尾都嵌入机械结构与同步带互补的齿形结构中。同步带221的张紧使用同步带弹簧228进行张紧。
[0076]
磁铁翻转模块23：磁铁翻转模块23包含一个带减速齿轮的直流电机231、一个可安装永磁磁铁的连杆232、一个永磁磁铁233、以及翻转限位模块234组成。其中翻转限位模块234由两个微动开关2341组成，使得在磁铁翻转模块234在抬升与下沉永磁磁铁233的过程
中达到极限运动位置的时候自动切断电源，从而保护电机、电机齿轮、电机输出轴以及连杆232，大幅度提高磁铁翻转模块234的工作寿命。磁铁翻转模块23则安装在x轴上。
[0077]
导电滑轨结构24：该结构由两根导电导轨241、两个碳刷242组成。导电导轨241与x轴用于导向结构21的x轴硬轴导轨213同方向排列，导电导轨241基本材质使用可导电的材料，在表面覆盖防止氧化的如镀金、镀银、镀锌、镀镍、镀铬等的涂层。碳刷242安装在磁铁翻转模块23中。碳刷242由弹簧2421、引线2422与石墨材料2423组成，引线2422一端连接至翻转限位模块234上，另一端则贯穿弹簧2421中心，埋入石墨材料2423。工作时石墨材料2423被弹簧2421下压至与导电导轨241接触，从而使磁铁翻转模块23在不适用线缆、拖链的结构下灵活、持续稳定的获得电力。
[0078]
y轴拖链结构25：y轴拖链结构25包含一个拖链251以及一根运动电缆252组成，拖链251一端固定在棋盘下部分的底板上，另一端则固定在左侧滑块214上，在拖链251中贯穿一根运动电缆252，运动电缆252与拖链251结合可提高传动电力的稳定性与持久性。
[0079]
电子电路模块26：该象棋的输入为220v交流电，经过棋盘1上方的稳压电源变压器261将电源转换成12v，供棋盘使用。除上述电压转换电路，其余电路主要集中在电路板总成模块262，电路板总成模块262又按功能分成主板2621、微型计算机板2622以及步进电机2623的驱动电路板。棋盘的稳压电源变压器261、反馈电路板14、步进电机2623、扬声器264、散热风扇265、原点开关266几乎全部接入在主板2621上，主板收集反馈电路板14的信号送至微型计算机板2622，经微型计算机板2622处理后驱动步进电机2623以及反馈电路板14上的led彩灯1343。
[0080]
棋子3：棋子3的材质为金属，棋子3底部直径约为19mm，白色格子方的8枚棋子3使用镀金色涂层的工艺，黑色格子方的8枚棋子3使用镀银色涂层的工艺。棋子3底部中心镶嵌一枚直径约为10mm左右的棋子永磁磁铁31，镶嵌棋子永磁磁铁31的底部最终会粘贴一片塑料材质的垫片32，用于润滑以及保护棋盘玻璃避免划伤。除此之外棋子3底部还套有一个橡胶圈33，用于保证棋子3在棋子3移动的过程中保持一定间隙。
[0081]
本实用新型的保护内容不局限于以上实施例。在不背离实用新型构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本实用新型中，并且以所附的权利要求书为保护范围。