人与机器人象棋对弈系统设计与实现

论文摘要

中国象棋是中华民族的文化瑰宝,它趣味浓厚,千百年来长盛不衰,深受广大群众的喜爱。机器博弈也称为计算机博弈,在兵棋推演、无人驾驶、金融监管等决策领域具有广泛的应用。人与机器人对弈的象棋博弈系统,其关键技术是机器人如何像人一样思维,并能根据当前棋盘布局得到最佳棋子的走法。人与机器人对弈的象棋系统可分为四大模块:视觉模块、博弈模块、通信模块和机器人控制模块。系统由两个人共同完成,对方完成了机器人的视觉模块和控制模块。本文作者主要完成了博弈模块和通信模块,重点对智能博弈算法、与机器人的通信方法进行了分析与设计,设计实现了人与机器人的象棋对弈系统。主要工作包括如下:（1）博弈搜索算法的优化。针对目前存在的相同棋局重复执行搜索算法会造成计算机时间与空间资源浪费问题。提出一种构建计算机象棋博弈知识库的方法,知识库自动记录以下两项内容:每次计算机“思考”时经过Alpha-Beta算法配合历史启发算法搜索得到的最佳走法、当前棋盘局面。当再次遇到相同棋局时,不需要重复执行搜索算法,仅需要通过直接检索知识库来获取最佳对弈走法。并给出了定期维护知识库的技术方法,以确保知识库的可靠性和有效性。（2）人与机器人博弈模型的分析与构建。构建了系统总体分析框架,给出了象棋棋盘、棋子及走法规则的表示方法,使用了博弈搜索算法,根据棋子自身棋力、位置附加值、灵活性、受威胁或受保护等内容定义了静态估值函数表示,获得了机器人的最佳对弈走法。（3）人与机器人象棋对弈系统的通信。将计算机设置为服务器,机器人控制器设置为客户端,通过Socket进行计算机与机器人之间的信息交换,将机器人的最佳对弈走法传输给机器人控制器,以控制机器人走子操作。通过对“人与机器人对弈中国象棋的系统”中的视觉模块、博弈模块、通信模块和机器人控制模块的联合调试,经测试系统达到实用。

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第1章绪论

1.1 课题研究的背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 机器博弈算法

1.2.2 博弈机器人

1.3 本文的主要工作

1.4 本文的章节及内容安排

第2章使用工具及相关技术原理

2.1 使用工具

2.2 相关技术原理

2.2.1 机器博弈

2.2.2 Socket通信

2.3 本章小结

第3章博弈搜索算法的研究与改进

3.1 搜索算法研究

3.1.1 博弈树概念

3.1.2 Alpha-Beta剪枝算法

3.1.3 历史启发算法

3.1.4 置换表启发算法

3.1.5 迭代深化算法

3.2 基于知识库的搜索算法优化

3.2.1 知识获取

3.2.2 知识表示

3.2.3 知识运用

3.2.4 知识库的维护

3.3 实验结果及分析

3.3.1 使用哈希值表示棋盘局面的知识库对比分析

3.3.2 本文知识库与其他搜索改进算法优势对比分析

3.4 本章小结

第4章人与机器人象棋对弈系统分析与设计

4.1 系统总体框架分析与设计

4.2 棋盘与棋子表示分析与实现

4.2.1 棋盘表示

4.2.2 棋子表示

4.3 象棋走法规则与表示

4.4 估值函数分析与设计

4.4.1 估值函数性能分析与总体设计

4.4.2 棋子自身棋力的评估

4.4.3 棋子位置附加值评估

4.4.4 棋子灵活性评估

4.4.5 棋子威胁值或保护值评估

4.5 计算机与机器人通信分析与设计

4.5.1 通信流程分析与设计

4.5.2 通信数据分析与设计

4.6 本章小结

第5章系统设计结果实现与测试

5.1 系统总体流程

5.2 系统各阶段功能测试

5.2.1 开局前

5.2.2 开局

5.2.3 中局不吃子

5.2.4 中局吃子

5.2.5 棋局结束

5.3 系统棋力简单测试

5.4 本章小结

第6章总结与展望

6.1 本文工作总结

6.2 本文工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及取得的研究成果

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 郭晓霞

导师: 韩燮,田卫萍

关键词: 机器博弈,搜索算法,机器人,中国象棋,通信

来源: 中北大学

年度: 2019

分类: 基础科学,社会科学Ⅱ辑,信息科技

专业: 数学,体育,自动化技术

单位: 中北大学

分类号: G891.2;TP242;O225

总页数: 66

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