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系統識別號 U0002-2207201306083000
中文論文名稱 設計與實現互動式四子棋機器人
英文論文名稱 Design and implementation of an interactive robot for a connect four game
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 電機工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Electrical Engineering
學年度 101
學期 2
出版年 102
研究生中文姓名 甘禮豪
研究生英文姓名 Li-Hao Kan
學號 600470065
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2013-07-05
論文頁數 55頁
口試委員 指導教授-許駿飛
委員-邱智煇
委員-彭椏富
中文關鍵字 四子棋  互動式機器人  微處理機  人工智慧 
英文關鍵字 connect four  artificial intelligence  interactive robot  microcontroller 
學科別分類 學科別應用科學電機及電子
中文摘要 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。
英文摘要 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.
論文目次 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




參考文獻 [1]http://study.naer.edu.tw/
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[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。
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