樹莓派爆改國際象棋，棋子活了自己動
無需人肉或機(jī)械臂
克雷西 發(fā)自 凹非寺
量子位 | 公眾號 QbitAI
現(xiàn)在，跟AI玩實(shí)體游戲，已經(jīng)不用“人肉臂”代勞了！
甚至連機(jī)械臂也不需要，在這塊特殊的棋盤上，樹莓派直接就能控制國際象棋棋子的移動。
如果不是棋盤下的導(dǎo)軌露出馬腳，簡直就像是棋子“活”起來了。
這個設(shè)備名叫Pi Chess Board（簡稱P板），由一名叫Tamerlan的機(jī)電一體化工程師設(shè)計(jì)制作。
它既可以由計(jì)算機(jī)控制，讓玩家挑戰(zhàn)不同難度，也可以由真實(shí)用戶遠(yuǎn)程操縱，隔空上演一場國際象棋大戰(zhàn)。
P板一上線，就迅速沖上了Hacker News熱榜，網(wǎng)友們紛紛開始猜測起了技術(shù)細(xì)節(jié)。
國際象棋會自己動了
在作者展示的這場游戲中，P板為白方，真人為黑方。
（關(guān)于國際象棋的規(guī)則，可以參考一下ChatGPT的簡單介紹）
開局時，雙方各有一兵前進(jìn)了兩個，白方的馬也走出了一步（國際象棋中馬也走“日”字，但沒有類似于中國象棋中“絆馬腿”的規(guī)則）。
之后黑方做出了同樣的跳馬動作，然后P板將先前移動過的馬又動了一次，吃掉了黑方的兵。
之后的幾輪廝殺就不一一解說了，總之雙方有來有往，P板能夠按照正確的規(guī)則移動棋子，并根據(jù)真人玩家的動作做出響應(yīng)。
不過Hacker News也有網(wǎng)友指出了P板還存在一些不足。
比如由于棋子只能在棋盤上滑動而不能“起身”，所以當(dāng)遇到障礙時會把其他棋子推開，這本身不是問題，但是被推開的棋子不能自動復(fù)原。
另外，如果有棋子被真人方吃掉，被吃掉的棋子也不會自動離開棋盤，需要手動拿走。
雖然還存在一些不足，但總的來說，P板還算是一個有趣的嘗試。
那么，Tamerlan是怎樣設(shè)計(jì)出P板來的呢？
樹莓派控制電機(jī)，磁吸帶動棋子
首先需要說明的是，P板中棋盤和棋子也屬于系統(tǒng)的一部分，并非隨便拿來一套棋都能玩。
P板上的棋子當(dāng)中裝有磁鐵，板子的底下則暗藏了滑軌和步進(jìn)電機(jī)，整個系統(tǒng)由樹莓派控制，然后用電機(jī)以磁吸的方式讓棋子運(yùn)動。
導(dǎo)軌分為XY兩個方向，裝有兩個電機(jī)，并被作者劃分出了國際象棋棋盤中8×8的網(wǎng)格。
這種雙導(dǎo)軌設(shè)計(jì)是在制作過程當(dāng)中確定的，目的是使步進(jìn)電機(jī)能夠輕松地圍繞給定的網(wǎng)格移動，讓棋盤更加穩(wěn)定。
另一方面，雖然作者確定了要用磁吸的方式帶動棋子移動，但一開始給棋子裝的是電磁鐵而不是一般磁鐵。
但在實(shí)驗(yàn)中作者發(fā)現(xiàn)，電磁鐵存在發(fā)熱、磁極轉(zhuǎn)換不能快速實(shí)現(xiàn)、校準(zhǔn)結(jié)果不理想等諸多問題。
考慮再三之后，作者用普通的磁鐵替換掉了電磁鐵，不僅解決了位置難以校準(zhǔn)的問題，也降低了電力消耗。
為了不讓步進(jìn)電機(jī)每次執(zhí)行移動時都需要重新歸位，作者添加了一種優(yōu)化算法，將棋盤每邊的長度規(guī)定為2200步進(jìn)電機(jī)步，電機(jī)運(yùn)動后的位置會在全局位置變量中更新。
最后，對于馬的行進(jìn)、王車易位等非直線運(yùn)動，作者還設(shè)計(jì)了專門的算法。
不過，作者雖然講解了P板的核心原理，但系統(tǒng)究竟如何識別不同的棋子，仍然還是個謎。
棋子識別方式引發(fā)猜測
關(guān)于系統(tǒng)識別棋子的方法，網(wǎng)友們給出了很多種猜測。
有網(wǎng)友表示，如果換做自己來設(shè)計(jì)一款智能棋盤，可能會考慮這樣幾種方案：
首先是RFID（射頻識別），也就是給棋子貼上電子標(biāo)簽，一些無人超市識別商品用的也是這種技術(shù)。
類似地，也有可能貼的不是電子標(biāo)簽，而是另外的標(biāo)記。
另外還可以利用霍爾效應(yīng)（當(dāng)固體導(dǎo)體放置在一個磁場內(nèi)，且有電流通過時，導(dǎo)體內(nèi)會產(chǎn)生霍爾電壓）設(shè)計(jì)傳感器。
這種方式不知道具體哪個棋子是哪個棋子，但假設(shè)了正常的起始位置，然后通過棋子的位置變化判斷哪個發(fā)生了移動。
還有網(wǎng)友說可以利用加速度傳感器和超聲波來實(shí)現(xiàn)。
總之，在作者揭曉真正的答案之前，這些說法可能都有一定的道理，可以期待一下作者有沒有回復(fù)。
那么，你認(rèn)為在這里最有可能運(yùn)用了哪項(xiàng)技術(shù)呢？
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