Tablero de ajedrez Pi
(readymag.website)- Pi Board es un robot de ajedrez automático que mueve las piezas de ajedrez automáticamente con una Raspberry Pi, motores paso a paso XY e imanes
- La clave de la implementación está en una cuadrícula XY que cubre las 64 casillas completas y en la corrección de coordenadas para alinear de forma estable la posición de las piezas
- El jugador puede elegir el bando y la dificultad del motor de ajedrez y, durante la etapa de desarrollo, también es posible jugar partidas remotas mediante conexión a internet
- El proceso de construcción pasó de pruebas con Arduino a un diseño basado en Raspberry Pi, y la estructura de movimiento interna del tablero se armó con rieles impresos en 3D y motores paso a paso
- El método con electroimán mostró potencial en pruebas de movimiento de peones, pero tiene limitaciones para una interacción rápida y confiable debido al sobrecalentamiento y a errores al soltar las piezas
La experiencia de ajedrez automático implementada por Pi Board
- Pi Board es un sistema de ajedrez automático basado en Raspberry Pi que mueve las piezas usando motores paso a paso XY e imanes debajo del tablero
- El jugador puede ajustar su bando y la dificultad del motor de ajedrez
- Durante la etapa de desarrollo, también es posible jugar partidas remotas basadas en red mediante la función de conexión a internet
- La motivación para crearlo surgió de la escena en la que Ron y Harry juegan ajedrez en la película de Harry Potter, y de un video de demostración del tablero de ajedrez Square Off en YouTube
- Para las pruebas iniciales se usó Arduino y, más adelante, Raspberry Pi fue elegida como procesador principal del proyecto
Problemas que hubo que resolver durante la construcción
- El proceso de desarrollo incluyó varios trabajos de calibración para que el tablero interactuara de forma estable con piezas de ajedrez reales
- Calibración precisa de las coordenadas de los motores paso a paso
- Cálculo del peso de cada pieza de ajedrez
- Integración del motor de ajedrez
- Optimización de la estrategia para recoger piezas y de la detección de movimientos
- Selección de algoritmos eficientes para reducir el consumo de energía de los motores paso a paso
- Para alinear las coordenadas de los motores paso a paso, las casillas del tablero de referencia deben estar claramente dibujadas
Cuadrícula XY y hardware de accionamiento
- El hardware central es una cuadrícula XY con motores paso a paso que permite que el imán llegue a cualquier punto de las 64 casillas de ajedrez
- Se eligió una estructura simple que fija dos motores a piezas personalizadas impresas en 3D y rieles
- Se consideró que este método permite un movimiento más suave sobre el tablero que una cuadrícula con ruedas paso a paso
- En la etapa de pruebas, el microcontrolador Arduino resultó útil
- Los componentes electrónicos necesarios pueden componerse con un kit CNC simple
- Los motores paso a paso al principio hacen mucho ruido, pero al agregar un driver silencioso para motores paso a paso como el TMC 2209, el ruido puede reducirse considerablemente
- Para aumentar la estabilidad del tablero, se agregó un riel más al diseño
Limitaciones de recoger piezas con electroimanes
- En el lugar del dispositivo inicial para recoger piezas se usó un electroimán
- El método de recogida de piezas de un tablero de ajedrez automático depende de una estructura en la que se adhieren pequeños imanes a cada pieza y se cambia la polaridad para recoger piezas de distintos colores
- En las pruebas con electroimán del diseño actual aparecieron varios problemas
- Los peones se movían casi perfectamente en el video, pero el problema de sobrecalentamiento era considerable
- Muchos electroimanes modernos tienen dificultades para cambiar la polaridad de forma instantánea
- Se producían errores repetidos al soltar las piezas
- Tras varias pruebas, el electroimán sigue siendo un método con dificultades para realizar eficazmente la tarea de recoger piezas necesaria para una interacción rápida y confiable con el usuario
1 comentarios
Opiniones en Hacker News
Me pregunto si hay alguna razón para que esté escrito como texto de marketing. Creo que la gente interesada en proyectos como este normalmente querría leer una explicación más de ingeniería.
Por ejemplo, creo que sería mejor algo como: “Pi Board, como su nombre sugiere, usa una Raspberry Pi en su interior, calcula los movimientos del motor y mueve las piezas con motores paso a paso e imanes. Se trabajó bastante en reducir el consumo de energía, y se pesó cada pieza para hacer más eficientes las capturas y los movimientos”.
No quiero arruinar la diversión, pero si al moverse una pieza empuja a otra y luego una persona tiene que volver a poner esa pieza empujada en su lugar, todavía queda trabajo por hacer. Las piezas capturadas también deberían salir del tablero por sí solas.
Pulir el último 20% de funcionalidad puede llevar toda una vida, así que estaría bueno que otros aficionados al ajedrez/robótica se sumaran y resolvieran rápido los casos límite.
Me recordó a Regium. Fue una estafa de Kickstarter de hace 5 años, que usó un video de animación 3D realista que parecía mostrar un tablero de ajedrez automático para engañar a la gente y quedarse con su dinero.
chess.com aceptó dinero de Regium y publicitó la estafa entre sus usuarios; al final los expulsaron de Kickstarter, luego también de otros sitios clon de Kickstarter, hasta que terminaron alojando su propio clon de Kickstarter. Fue un desastre bastante grande, y si buscas “regium chess board” en YouTube aparecen algunos videos.
Pi Board parece un proyecto divertido, y creo que se irá puliendo durante los próximos años.
No sé si me lo perdí, pero creo que no vi una explicación de cómo detecta los movimientos del jugador. ¿Usa una cámara y visión por computadora? Resolverlo electrónicamente siempre me pareció un problema complicado que requeriría una matriz de sensores y mucho cableado.
Los métodos que pensé fueron: RFID con 64 antenas multiplexadas para detectar qué pieza está en qué casilla; un sistema de visión con marcadores de referencia debajo de cada pieza, visto desde debajo de un tablero de acrílico; y sensores de efecto Hall que no identifican las piezas, sino que asumen la posición inicial normal e infieren qué pieza se movió según de qué casilla se levantó y en cuál se colocó.
Cualquiera de esos enfoques sería divertido de construir como una pequeña placa PCB única.
El movimiento del caballo tiene algo inquietante. Hace muchos desplazamientos pequeños y giros, y luego simplemente empuja un peón, por lo que una persona tiene que volver a colocarlo.
Me pregunto si usar dos brazos debajo del tablero mejoraría el movimiento. Harían falta dos motores para controlar el ángulo de cada brazo y algún mecanismo para extenderlos, pero un brazo podría quitar las piezas que estorban y el otro mover la pieza objetivo.
Para rastrear la posición de los brazos y sus objetivos de movimiento, supongo que se usaría un sistema de coordenadas polares en lugar de uno cartesiano, y quizá también se podrían mover las piezas capturadas fuera del tablero.
https://www.youtube.com/watch?v=NNtsMVEx-CM
Ya existía en 1982.
https://www.youtube.com/watch?v=ITSXPdfxesU
http://www.chesscomputeruk.com/html/milton_bradley_phantom.h...
Se ve que le cuesta muchísimo mover las piezas. Necesita más desarrollo.
Soy Tamerlan, el creador de este tablero de ajedrez. El ruido de fondo se debe a que trabajo en un garaje y, como actualmente estoy en la secundaria, no tengo mucho tiempo para mejoras como retirar automáticamente las piezas capturadas o agregar otro brazo robótico debajo para quitar piezas del camino.
Por eso, por ahora opté por un método en el que las piezas se mueven pasando por el centro de las casillas. Quiero seguir mejorando Pi Board; la ingeniería es un hobby que tengo desde hace mucho, y como me gusta el ajedrez, intenté conectar ambas cosas.
No soy muy bueno en desarrollo web, así que el sitio no es perfecto, pero lo hice para mostrar la idea central del concepto. Más adelante también mejoraré el sitio web y lo vincularé con otros proyectos que hice en los últimos años. Si quieres conversar más sobre el tablero, puedes escribirme a thstudios0708@gmail.com.
Gran proyecto. ¿Sería posible lanzar las piezas capturadas fuera del tablero con un pulso magnético inverso potente? Me pregunto si, ajustando el desplazamiento y la potencia, se podría lograr con cierta precisión.
Hay ideas interesantes que a veces es mejor no implementar.