Tabuleiro de xadrez Pi
(readymag.website)- Pi Board é um robô de xadrez automatizado que move as peças automaticamente usando um Raspberry Pi, motores de passo XY e ímãs
- O ponto central da implementação está em uma grade XY que cobre todas as 64 casas e na correção de coordenadas para alinhar de forma estável a posição das peças
- O jogador pode escolher o lado e o nível de dificuldade do motor de xadrez e, durante a fase de desenvolvimento, também é possível disputar partidas remotas via conexão à internet
- O processo de construção passou de testes com Arduino para um projeto baseado em Raspberry Pi, com trilhos impressos em 3D e motores de passo formando a estrutura de movimentação interna do tabuleiro
- O método com eletroímã mostrou potencial em testes de movimentação de peões, mas tem limitações para interações rápidas e confiáveis devido ao superaquecimento e a erros ao soltar as peças
A experiência de xadrez automatizado implementada pelo Pi Board
- O Pi Board é um sistema de xadrez automatizado baseado em Raspberry Pi, que move as peças usando motores de passo XY e ímãs sob o tabuleiro
- O jogador pode ajustar seu lado e o nível de dificuldade do motor de xadrez
- Durante a fase de desenvolvimento, a funcionalidade de conexão à internet também permite partidas remotas baseadas em rede
- A motivação para a criação veio da cena em que Ron e Harry jogam xadrez no filme Harry Potter e de um vídeo de demonstração do tabuleiro de xadrez Square Off no YouTube
- Nos testes iniciais foi usado um Arduino e, depois, o Raspberry Pi foi escolhido como processador principal do projeto
Problemas que precisaram ser resolvidos durante a construção
- O processo de desenvolvimento incluiu vários trabalhos de calibração para que o tabuleiro interagisse de forma estável com peças de xadrez reais
- Calibração precisa das coordenadas dos motores de passo
- Cálculo do peso de cada peça de xadrez
- Integração do motor de xadrez
- Otimização da estratégia de pegar peças e da detecção de movimentos
- Escolha de algoritmos eficientes para reduzir o consumo de energia dos motores de passo
- Para ajustar as coordenadas dos motores de passo, as casas do tabuleiro de referência precisam estar claramente desenhadas
Grade XY e hardware de acionamento
- O hardware central é uma grade XY com motores de passo que permite que o ímã alcance qualquer ponto das 64 casas do xadrez
- Foi escolhida uma estrutura simples que prende dois motores a peças personalizadas impressas em 3D e trilhos
- Considerou-se que esse método proporciona um movimento mais suave sobre o tabuleiro do que uma grade com rodas acionadas por motores de passo
- Na fase de testes, o microcontrolador Arduino foi útil
- Os componentes eletrônicos necessários podem ser montados com um kit CNC simples
- Os motores de passo são barulhentos no início, mas adicionar um driver silencioso para motor de passo, como o TMC 2209, pode reduzir bastante o ruído
- Para aumentar a estabilidade do tabuleiro, um trilho adicional foi acrescentado ao projeto
Limitações de pegar peças com eletroímãs
- No local do mecanismo inicial para pegar as peças foi usado um eletroímã
- O método de pegar peças em um tabuleiro de xadrez automatizado depende de uma estrutura em que pequenos ímãs são presos a cada peça e as polaridades são diferenciadas para pegar peças de cores diferentes
- Os testes com eletroímã no projeto atual revelaram alguns problemas
- Os peões se moveram quase perfeitamente no vídeo, mas o problema de superaquecimento foi significativo
- Muitos eletroímãs modernos têm dificuldade para inverter a polaridade instantaneamente
- Ocorreram erros repetidos durante o processo de soltar as peças
- Após vários testes, o eletroímã continua sendo um método com dificuldade para realizar de forma eficaz a tarefa de pegar peças necessária para uma interação rápida e confiável com o usuário
1 comentários
Comentários no Hacker News
Fico me perguntando se havia algum motivo para escrever como texto de marketing. Pessoas interessadas nesse tipo de projeto provavelmente gostariam de ler uma explicação mais no estilo de engenharia
Por exemplo, acho que algo como “A Pi Board, como o nome sugere, usa um Raspberry Pi internamente, calcula os lances do motor e move as peças com motores de passo e ímãs. Houve bastante esforço para reduzir o consumo de energia, e o peso de cada peça foi medido para tornar capturas e movimentos mais eficientes” seria melhor
Não quero estragar a diversão, mas se, quando uma peça se move, ela empurra outras peças e a peça empurrada precisa ser recolocada no lugar por uma pessoa, ainda há trabalho a fazer. As peças capturadas também precisam sair do tabuleiro sozinhas
Pode levar uma vida inteira para polir os últimos 20% de funcionalidade, então seria bom se outros entusiastas de xadrez/robótica se juntassem para resolver rapidamente os casos de borda
Me lembrou a Regium. Foi um golpe no Kickstarter há 5 anos, que usou vídeos de animação 3D realistas parecendo um tabuleiro de xadrez automático para enganar as pessoas e pegar seu dinheiro
A chess.com recebeu dinheiro da Regium e divulgou o golpe para seus próprios usuários; depois de ser expulsa do Kickstarter, ela continuou sendo expulsa de outros clones do Kickstarter, até hospedar seu próprio clone do Kickstarter. Foi uma bagunça e tanto, e se você pesquisar “regium chess board” no YouTube aparecem alguns resultados
A Pi Board parece um projeto interessante e acho que deve ser refinado ao longo de alguns anos
Não sei se deixei passar, mas acho que não vi uma explicação de como os lances do jogador são detectados. Usa câmera e visão computacional? Resolver isso eletronicamente sempre me pareceu um problema complicado, porque exigiria uma matriz de sensores e muita fiação
Os métodos em que pensei foram RFID, com 64 antenas multiplexadas para detectar qual peça está em qual casa; visão, colocando marcadores de referência sob cada peça e observando por baixo de um tabuleiro de acrílico; e sensores de efeito Hall, sem identificar as peças, assumindo a posição inicial correta e inferindo qual peça se moveu a partir de qual casa ela foi levantada e em qual casa foi colocada
Qualquer uma dessas abordagens seria interessante de transformar em uma pequena placa PCB única
O movimento do cavalo é meio assustador. Muitos pequenos deslocamentos e rotações, e então ele simplesmente empurra um peão, que a pessoa precisa recolocar
Fico imaginando se usar dois braços sob o tabuleiro melhoraria os movimentos. Seriam necessários dois motores para controlar o ângulo de cada braço e um mecanismo para estender os braços, mas um braço poderia remover a peça que está atrapalhando enquanto o outro move a peça-alvo
Para rastrear a posição dos braços e o destino dos movimentos, provavelmente seria usado um sistema de coordenadas polares em vez de um cartesiano, e as peças capturadas também poderiam ser levadas para fora do tabuleiro
https://www.youtube.com/watch?v=NNtsMVEx-CM
Já existia em 1982
https://www.youtube.com/watch?v=ITSXPdfxesU
http://www.chesscomputeruk.com/html/milton_bradley_phantom.h...
Parece sofrer bastante para mover as peças. Precisa de mais desenvolvimento
Sou o Tamerlan, criador deste tabuleiro de xadrez. O ruído de fundo é porque estou trabalhando na garagem e, como atualmente sou estudante do ensino médio, não tenho muito tempo para implementar melhorias como remover automaticamente peças capturadas ou adicionar um braço robótico extra por baixo para tirar peças do caminho
Por isso, por enquanto escolhi uma forma de mover as peças fazendo-as passar pelo centro das casas. Quero continuar melhorando a Pi Board; engenharia é um hobby antigo meu, e gosto de xadrez, então tentei conectar as duas coisas
Não sou muito bom em desenvolvimento web, então o site não é perfeito, mas o criei para mostrar a ideia central do conceito; mais tarde também pretendo melhorar o site e conectá-lo a outros projetos que fiz nos últimos anos. Se quiser conversar mais sobre o tabuleiro, pode enviar um e-mail para thstudios0708@gmail.com
Projeto bacana. Será que uma forte pulsação magnética reversa conseguiria lançar as peças capturadas para fora do tabuleiro? Ajustando o deslocamento e a potência, fico imaginando se seria possível fazer isso com alguma precisão
Às vezes, mesmo uma ideia interessante é melhor não implementar