機器人技術與產業已是世界各國列為前瞻優先發展的新科技產業，全世界在機器人各項領域研發中均投入了相當多的人力與成本，尤其互動式娛樂機器人因對人們的食、衣、住、行、娛樂等方面生活更是密切，其顯得更是重要的研究主題。本論文旨在設計與實現一互動式娛樂機器人可以陪伴使用者玩四子棋遊戲，其具有遊戲人工智慧演算法可以針對使用者所下之棋局演算出最合適之下棋位置，使己方的棋局可以保持優勢，同時讓使用者的棋局處於劣勢，藉此達到獲勝目的。整個機器人包含機構主體、伺服馬達模組、光感測模組、觸碰開關模組、伺服介面卡、核心伺服控制卡等部分，其中本論文選擇具有ARM Cortex-M3內核之LM3S1138為控制核心，撰寫伺服馬達定位控制演算法，A/D轉換與GPIO等介面韌體程式和遊戲人工智慧演算法，最後，經由實際系統整合測試後可發現所提出之四子棋互動式娛樂機器人可以陪伴使用者達到娛樂之效果。

Robotic industries and techniques have become a new primary development in the information technology around the world. Many counties spend lots of manpower and cost founding on the robotic research and development, especially in the topic of the interactive entertainment robot design. The goal of this thesis is to design and implementation an interactive connect-four robot which the user can play together. The proposed robot is composed of a main part, a servo motor module, a light sensor module, a touch button module, and a servo card. It has a game artificial intelligence which can detect the player's moves and can find the best strategy to defeat the player. In the servo card, a 32-bits microcontroller (LM3S1138) which has a ARM cortex-M3 kernel is used to design the automation controller algorithm and game artificial intelligence. Finally, the proposed connect-four robot shows that it brings lots of entertainment to player throughout some real-time system tests.

第一章 緒論 1
1.1 研究目的 1
1.2 伺服控制 5
1.3 論文成果 7
第二章 系統架構介紹 8
2.1 ARM背景或發展 8
2.2 四子棋互動式娛樂機器人 10
2.2.1 伺服卡介紹 12
2.2.2 模糊控制 17
2.2.3 其他模組介紹 24
第三章 四子棋遊戲人工智慧 27
3.1 人工智慧 27
3.2 四子棋介紹 29
3.3 四子棋演算法 30
第四章 實驗結果 37
4.1 玩家先下棋之實驗結果 37
4.2 人工智慧先下棋之結果 46
第五章 結論 52
5.1 結論	52
5.2 未來研究 53
參考文獻 54

圖目錄
圖1.1 AIBO小型機器人 3
圖1.2 機器海豹PARO 3
圖1.3 Robii娛樂機器人 4
圖1.4 ASIMO 5
圖2.1 系統方塊 11
圖2.2 實驗室所設計的伺服卡 12
圖2.3 HCTL2032解碼IC[18] 14
圖2.4 暫存器簡介[18] 14
圖2.5 角度計算程式碼 14
圖2.6 馬達驅動IC LB1836[19] 15
圖2.7 控制馬達原理圖 16
圖2.8 一維模糊控制器 18
圖2.9 一維模糊控制器歸屬函數 19
圖2.10 二維模糊控制器 20
圖2.11 二維模糊控制器歸屬函數 21
圖2.12 模糊滑動模式控制器 22
圖2.13 模糊滑動模式控制器歸屬函數 23
圖2.14 四子棋整體架構 25
圖2.15 光感測AD模組 25
圖3.1 屏風式四子棋 29
圖3.2 四子棋橫直線、豎直線、棋斜線 30
圖3.3 四子棋棋盤 31
圖3.4 四子棋棋盤情況一 32
圖3.5 四子棋棋盤情況二 32
圖3.6 四子棋棋盤情況三 33
圖3.7 軟體流程圖 34
圖3.8 偵測觸碰開關模組 35
圖4.1 使用者按下觸碰開關模組	47

表目錄
表2.1 一維模糊控制器模糊控制表 19
表2.2 二維模糊控制器模糊控制表 21
表2.3 模糊滑動模式控制表 23

[1]http://study.naer.edu.tw/
[2]http://en.wikipedia.org/wiki/AIBO
[3]http://www.parorobots.com/
[4]http://www.urrobot.com.tw/
[5]http://world.honda.com/ASIMO/
[6]J. R. Timothy, Fuzzy logic with Engineering Application, NweYork:Mc-Graw Hill, 1995.
[7]L. X. Wang, A Course in Fuzzy System and Control, Pretice-Hall, New Jersey, 1997.
[8]楊英魁、孫宗瀛、鄭魁香、林建德、蔣絮堂，模糊控制理論與技術，全華圖書，民國85年。
[9]王文俊，認識Fuzzy-第三版，全華圖書，民國94年。
[10]L. A. Zadeh, “Fuzzy sets,” Information and Control, vol. 8, pp.338-353, 1965.
[11]X. Yu, Z. Man, and B. Wu, “Design of fuzzy sliding-mode control system,” Fuzzy Sets and Syst., vol. 95, pp. 295-306, 1998.
[12]S. W. Kim and J. J. Lee, “Design of a fuzzy controller with fuzzy sliding surface,” Fuzzy Sets and Syst., vol. 71, pp. 359-369, 1995.
[13]B. J. Choi, S. W. Kwak and B. K. Kim, “Design of a single-input fuzzy logic controller and its properties,” Fuzzy Sets and Syst., vol. 106, pp. 299-308, 1999.
[14]http://www.arm.com/
[15]http://www.ti.com/
[16]http://www.cn.nxpcom/
[17]http://www.st.com/
[18]http://www.avagotech.com/docs/AV02-0096EN‎
[19]http://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=LB1836
[20]http://cs.brown.edu/~tld/courses/cs148/02/sensors.html
[21]http://www.surveyor.com/blackfin/OV9655-datasheet.pdf‎
[22]http://www.datasheetarchive.com/ST7783-datasheet.html
[23]Stuart Russell and Peter Norvig原著，高超群編譯，人工智慧現代方法第二版，全華科技圖書，民國95年。