RDK X3新玩法:超沉浸下棋机器人开发日记

一、项目介绍
产品中文名：超沉浸式智能移动下棋机器人
产品英文名：Hackathon-TTT
产品概念：本项目研发的下棋机器人，是一款能自主移动、具备语音交互并能和玩家在真实的棋盘上进行“人机博弈”的移动下棋平台，能够带给对弈者如同真人对弈的完美沉浸式体验——棋开得胜团队。
该智能下棋机器人具备3个显著优点：

1. 真实棋盘棋子对弈：通过使用真实棋子、棋盘和机械臂，给对弈者带来超沉浸式体验
2. 语音交互：能够进行智能语音交互，增强对弈乐趣。
3. 自主移(yí)动(dòng)：能(néng)够(gòu)自(zì)主移(yí)动(dòng)到(dào)预(yù)约(yuē)下(xià)棋(qí)人(rén)地(de)点(diǎn)开(kāi)展(zhǎn)对(duì)弈(yì)。

相(xiāng)对(duì)于(yú)传(chuán)统(tǒng)的(de)固(gù)定(dìng)式(shì)下(xià)棋(qí)平(píng)台(tái)，使(shǐ)用(yòng)场(chǎng)景(jǐng)更(gèng)加(jiā)广(guǎng)泛(fàn)，智(zhì)能化水平更高，体验感更强。该平台融合了传统棋艺和现代科技，集益教、娱乐、陪伴为一体，是您提升棋艺、陪伴老人、培养孩子的首选。
用户群体：喜欢下棋的朋友，喜欢人工智能应用的朋友。
应用场景：公司、园区、 公园、家庭、酒店等。

二、整体方案设计

1. 整体架构

整个智能下棋平台的系统架构如下图所示，我们的全部模块都装在在一个移动小车平台上，并对其进行了大幅的改造，整体系统架构图如下所示。其可分为上层应用、主控和底层支撑3部分，底层支撑部分包括7.4V锂电池、小车平台以及下(xià)棋(qí)平(píng)台(tái)；主控(kòng)部分为RDK X3，所有的上层应用均运行于其上；上层应用部分分为四大块，分别是语音交互模块、棋盘感知模块、机械臂控制模块以及自主导航模块。

基于上述架构，整个系统的运行流程图如下所示：

1. 硬(yìng)件(jiàn)架(jià)构(gòu)设(shè)计(jì)

基于上述整体架构设计，本项目设计的硬件架构如下图所示：
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硬件方面包含如下几个部分：

1. 主控设备：RDK X3负(fù)责(zé)各类软件的部署和实现。
2. 电机驱动和电机：由RDK X3输出PWM控制信号负责控制小车的运动。
3. 激光雷达：激光雷达通过USB连接到RDK X3上，进行建图和定位。
4. 摄像头：通过USB连接到RDK X3上，负责监控棋盘状态。
5. 麦克风、功放和扬声器：通过USB连接到RDK X3上，负责语音采样。
6. 机械臂：通过串口总线连接至RDK X3上，由树莓派输出控制信号负责控制。
7. 软件架构设计

基于上述硬件设备，本项目涉及的软件架构如下图所示，整体的软件架构基于TROS系统，各个子功能作为一个节点。
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RDK X3上安装的是地平线的TROS，将各个模块的功能封装成一个TROS节点，各个节点负责实现的功能如下所述：

1. 图像发布节点：负责采集摄像头图像并发布出去。
2. 棋盘识别节点：负责接收图像话题并进行棋盘识别，然后发布棋盘识别结果。
3. 下棋节点：接收棋盘识别结果和语音识别结果话题，并运行下棋程序，发布下一步的下棋动作。
4. 语音识别节点：读取麦克风数据并进行语音识别，然后发布语音识别结果。
5. 语音播放节点：接收语音识别结果，并播放想要的语音提示。
6. 建图节点：负责进行建图并存储地图。
7. 导航节点：进行定位和路径规划。
8. 小车控制节点：接收导航节点的结果，并发出小车电机控制指令。
9. 机械臂控制节点：接收下棋节点输出的结果，并控制机械臂执行取棋、放棋、复位的动作。