กระดานหมากรุก Pi

 (readymag.website)
1 คะแนน โดย GN⁺ 2024-11-11 | 1 ความคิดเห็น | แชร์ทาง WhatsApp
  • Pi Board คือ หุ่นยนต์หมากรุกอัตโนมัติ ที่ใช้ Raspberry Pi, มอเตอร์สเต็ปเปอร์แบบ XY และแม่เหล็กในการย้ายตัวหมากโดยอัตโนมัติ
  • หัวใจสำคัญของการพัฒนาคือ กริด XY ที่ครอบคลุมทั้ง 64 ช่อง และการปรับเทียบพิกัดเพื่อจัดตำแหน่งตัวหมากให้แม่นยำอย่างเสถียร
  • ผู้เล่นสามารถเลือกฝั่งและระดับความยากของเอนจินหมากรุกได้ และในขั้นตอนการพัฒนายังสามารถเล่น แข่งระยะไกล ผ่านการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตได้
  • กระบวนการสร้างเริ่มจากการทดสอบด้วย Arduino ก่อนย้ายมาเป็นการออกแบบบน Raspberry Pi และสร้างโครงสร้างการเคลื่อนที่ภายในกระดานด้วยรางพิมพ์ 3D และมอเตอร์สเต็ปเปอร์
  • วิธีใช้แม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับการย้ายตัวหมากแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการทดสอบการเดินเบี้ย แต่มีข้อจำกัดต่อการโต้ตอบที่รวดเร็วและเชื่อถือได้ เนื่องจากปัญหาความร้อนสูงเกินไปและความผิดพลาดขณะวางตัวหมาก

ประสบการณ์หมากรุกอัตโนมัติที่ Pi Board ทำได้

  • Pi Board เป็น ระบบหมากรุกอัตโนมัติ บนพื้นฐานของ Raspberry Pi ที่ย้ายตัวหมากด้วยมอเตอร์สเต็ปเปอร์ XY และแม่เหล็กใต้กระดาน
  • ผู้เล่นสามารถปรับฝั่งของตัวเองและระดับความยากของเอนจินหมากรุกได้
  • ในช่วงพัฒนา ยังสามารถเล่น แข่งระยะไกล ผ่านเครือข่ายได้ด้วยฟังก์ชันเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต
  • แรงบันดาลใจในการสร้างมาจากฉากที่ Ron และ Harry เล่นหมากรุกในภาพยนตร์ Harry Potter และวิดีโอสาธิตกระดานหมากรุก Square Off บน YouTube
  • การทดสอบช่วงแรกใช้ Arduino และภายหลังเลือก Raspberry Pi เป็นโปรเซสเซอร์หลักของโปรเจกต์

ปัญหาที่ต้องแก้ระหว่างการสร้าง

  • กระบวนการพัฒนารวมถึงงานปรับแต่งหลายอย่างเพื่อให้กระดานโต้ตอบกับตัวหมากจริงได้อย่างเสถียร
    • การปรับเทียบอย่างแม่นยำของพิกัดมอเตอร์สเต็ปเปอร์
    • การคำนวณน้ำหนักของตัวหมากแต่ละตัว
    • การผสานรวมเอนจินหมากรุก
    • การปรับกลยุทธ์การหยิบตัวหมากและการตรวจจับการเคลื่อนที่ให้เหมาะสม
    • การเลือกอัลกอริทึมที่มีประสิทธิภาพเพื่อลดการใช้พลังงานของมอเตอร์สเต็ปเปอร์
  • การจัดพิกัดมอเตอร์สเต็ปเปอร์ให้ตรงจำเป็นต้องมีการวาดช่องของกระดานอ้างอิงไว้อย่างชัดเจน

กริด XY และฮาร์ดแวร์ขับเคลื่อน

  • ฮาร์ดแวร์หลักคือ กริดสเต็ปเปอร์ XY ที่ทำให้แม่เหล็กไปถึงจุดใดก็ได้ในทั้ง 64 ช่องของกระดานหมากรุก
  • เลือกใช้โครงสร้างเรียบง่ายที่ติดมอเตอร์สองตัวเข้ากับชิ้นส่วนพิมพ์ 3D แบบคัสตอมและราง
    • วิธีนี้ถูกมองว่าให้การเคลื่อนที่บนกระดานนุ่มนวลกว่ากริดล้อสเต็ปเปอร์
    • ในขั้นทดสอบ Arduino microcontroller มีประโยชน์มาก
    • ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องใช้สามารถประกอบได้จากชุด CNC แบบเรียบง่าย
    • มอเตอร์สเต็ปเปอร์ช่วงแรกมีเสียงดังมาก แต่สามารถลดเสียงลงได้มากเมื่อเพิ่ม ไดรเวอร์มอเตอร์สเต็ปเปอร์แบบเงียบ อย่าง TMC 2209
  • มีการเพิ่มรางอีกหนึ่งเส้นในแบบเพื่อเพิ่มความเสถียรของกระดาน

ข้อจำกัดของการหยิบตัวหมากด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า

  • ตำแหน่งของอุปกรณ์หยิบตัวหมากในช่วงแรกใช้ แม่เหล็กไฟฟ้า
  • วิธีหยิบตัวหมากของกระดานหมากรุกอัตโนมัติอาศัยการติดแม่เหล็กขนาดเล็กไว้ที่ตัวหมากแต่ละตัว และใช้ขั้วต่างกันเพื่อหยิบหมากคนละสี
  • การทดสอบแม่เหล็กไฟฟ้าในแบบปัจจุบันเผยให้เห็นปัญหาหลายอย่าง
    • เบี้ยเคลื่อนที่ได้เกือบสมบูรณ์ในวิดีโอ แต่มีปัญหาความร้อนสูงเกินไปอย่างมาก
    • แม่เหล็กไฟฟ้าสมัยใหม่หลายรุ่นมีปัญหาในการสลับขั้วทันที
    • เกิดข้อผิดพลาดซ้ำ ๆ ระหว่างกระบวนการวางตัวหมาก
  • จากผลการทดสอบหลายครั้ง แม่เหล็กไฟฟ้ายังคงเป็นวิธีที่ยากจะทำงานหยิบตัวหมากได้อย่างมีประสิทธิภาพสำหรับการโต้ตอบกับผู้ใช้ที่ต้องการความรวดเร็วและความน่าเชื่อถือ

บทความที่เกี่ยวข้อง

1 ความคิดเห็น

 
GN⁺ 2024-11-11
ความคิดเห็นบน Hacker News

  • สงสัยว่าทำไมถึงเขียนเหมือน ข้อความการตลาด คนที่สนใจโปรเจกต์แบบนี้ส่วนใหญ่น่าจะอยากอ่านคำอธิบายเชิงวิศวกรรมมากกว่า
    เช่น ผมว่าถ้าเขียนประมาณว่า “Pi Board ใช้ Raspberry Pi อยู่ภายในตามชื่อ คำนวณจำนวนเอ็นจิน แล้วขยับหมากด้วยสเต็ปเปอร์มอเตอร์และแม่เหล็ก ทีมใช้ความพยายามไม่น้อยในการลดการใช้พลังงาน และชั่งน้ำหนักหมากแต่ละตัวเพื่อทำให้การกินและการเดินมีประสิทธิภาพขึ้น” น่าจะดีกว่า

    • น่าจะเป็น บทความบล็อกที่ได้รับความช่วยเหลือจาก LLM

  • ไม่ได้อยากทำลายความสนุกนะ แต่ถ้าหมากขยับแล้วดันหมากตัวอื่นออกไป แล้วคนต้องเอาหมากที่ถูกดันกลับไปวางที่เดิมเอง ก็แปลว่ายังมีงานต้องทำอยู่ หมากที่ถูกกิน ก็ควรออกจากกระดานเองได้ด้วย

    • ความคิดแรกที่ผุดขึ้นมาคือ หมากที่ถูกดันออกไปก็น่าจะใช้ กลไกเดียวกัน พากลับเข้าที่โดยอัตโนมัติได้
    • สำหรับโปรเจกต์งานอดิเรก ถือว่าดูคืบหน้าไปมากทีเดียว
      การขัดเกลาฟีเจอร์ 20% สุดท้ายอาจใช้เวลาทั้งชีวิตได้ หวังว่าคนที่ชอบหมากรุก/หุ่นยนต์คนอื่น ๆ จะเข้ามาร่วม แล้วจัดการกรณีขอบ ๆ ได้เร็วขึ้น
    • ผมไม่มองว่านี่เป็น “แรงงานที่คนต้องทำ” แต่กลับมองว่าเป็นอุปกรณ์ที่ช่วยให้ดื่มด่ำกับ ภาพลวงตาว่ากำลังเล่นหมากรุกกับอีกตัวตนหนึ่ง มากกว่า
    • วิดีโอบอกตรง ๆ ว่าไม่ค่อยน่าประทับใจเท่าไร

  • ทำให้นึกถึง Regium มันเป็นกลโกง Kickstarter เมื่อ 5 ปีก่อน ใช้วิดีโอแอนิเมชัน 3D ที่ดูสมจริงเหมือนกระดานหมากรุกอัตโนมัติมาหลอกเอาเงินคน
    chess.com รับเงินจาก Regium แล้วโฆษณากลโกงนั้นให้ผู้ใช้ของตัวเอง สุดท้ายหลังจากถูกไล่ออกจาก Kickstarter ก็โดนไล่ออกจากเว็บโคลน Kickstarter อื่น ๆ ต่อ จนไปโฮสต์เว็บโคลน Kickstarter ของตัวเอง เรื่องค่อนข้างเละเทะทีเดียว ลองค้น “regium chess board” บน YouTube ก็จะเจออยู่หลายคลิป
    Pi Board ดูเป็นโปรเจกต์ที่น่าสนุก และน่าจะถูกขัดเกลาเพิ่มขึ้นในช่วงหลายปีข้างหน้า

  • ไม่รู้ว่าผมพลาดไปหรือเปล่า แต่เหมือนไม่เห็นคำอธิบายว่า ตรวจจับการเดินของผู้เล่นอย่างไร ใช้กล้องกับคอมพิวเตอร์วิทัศน์หรือเปล่า? ถ้าจะแก้ด้วยอิเล็กทรอนิกส์ก็ดูเป็นปัญหายุ่งยากที่ต้องใช้เมทริกซ์เซนเซอร์ ทำให้มีสายไฟเยอะมาก

    • ผมเองก็อยากทำ กระดานหมากรุกอัจฉริยะ ที่ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนไหวและตรวจจับแค่ตำแหน่งหมากมาตลอด
      วิธีที่เคยคิดไว้มี RFID โดยวางเสาอากาศ 64 ตัวแล้วมัลติเพล็กซ์เพื่อตรวจจับว่าช่องไหนมีหมากตัวใดอยู่, วิธีวิชันที่ติดมาร์กเกอร์อ้างอิงใต้หมากแต่ละตัวแล้วมองจากใต้กระดานอะคริลิก, และวิธีใช้เซนเซอร์ Hall effect ที่ไม่ระบุตัวหมาก แต่สมมติการจัดวางเริ่มต้นที่ถูกต้อง แล้วอนุมานว่าหมากตัวไหนเคลื่อนจากช่องที่ถูกหยิบขึ้นไปยังช่องที่ถูกวางลง
      ไม่ว่าวิธีไหน ถ้าทำเป็นบอร์ด PCB แผ่นเดียวขนาดเล็กได้น่าจะสนุก

  • การเดินม้า ดูหลอน ๆ ยังไงไม่รู้ มีการขยับและหมุนเล็ก ๆ หลายครั้ง แล้วสุดท้ายก็ดันเบี้ยออกไปเฉย ๆ จนคนต้องมาวางกลับเอง

    • การเข้าป้อม ที่ 2:10 ก็ค่อนข้างลวกเหมือนกัน แต่เพื่อความยุติธรรม คนบางคนเดินหมากแล้วก็ปล่อยกระดานไว้แบบนั้นจริง ๆ :P
    • เสียงรบกวนพื้นหลัง ในวิดีโอชวนหงุดหงิดมาก ถ้าที่นั่นเป็นพื้นที่ทำงานจริง ผมคงเป็นบ้าแน่

  • สงสัยว่าถ้าใช้ แขนสองข้าง ใต้กระดาน การเคลื่อนไหวจะดีขึ้นไหม คงต้องมีมอเตอร์สองตัวเพื่อควบคุมมุมของแขนแต่ละข้าง และอุปกรณ์สำหรับยืดแขน แต่แขนหนึ่งอาจใช้ย้ายหมากที่ขวางออกไป ส่วนอีกแขนใช้ขยับหมากเป้าหมายได้
    ถ้าจะติดตามตำแหน่งแขนและเป้าหมายการเคลื่อนที่ ก็น่าจะต้องใช้ พิกัดเชิงขั้ว แทนระบบพิกัดคาร์ทีเซียน และน่าจะย้ายหมากที่ถูกกินออกนอกกระดานได้ด้วย

    • สิ่งที่อธิบายมาดูใกล้เคียงกับ กลไกลิงก์ 5 ข้อ หรือหุ่นยนต์ SCARA แบบขนาน
      https://www.youtube.com/watch?v=NNtsMVEx-CM

  • ปี 1982 ก็มีแล้ว
    https://www.youtube.com/watch?v=ITSXPdfxesU
    http://www.chesscomputeruk.com/html/milton_bradley_phantom.h...

    • ผมจำได้ชัดว่าเคยเห็นของแบบนั้นที่บ้านเพื่อน รายละเอียดการขยับหมากโดยย้ายหมากออกเมื่อจำเป็นยังจำได้ชัด แต่จำ เสียงกลไก XY ไม่ได้

  • ดูลำบากมากจริง ๆ ในการขยับหมาก ยังต้องมี การพัฒนาเพิ่มเติม

  • ผมคือ Tamerlan คนที่ทำกระดานหมากรุกนี้ เสียงรบกวนพื้นหลังมาจากการที่ผมทำงานอยู่ในโรงรถ และตอนนี้ผมยังเป็นนักเรียนมัธยมปลาย เลยไม่มีเวลามากพอจะปรับปรุงถึงขั้นให้เอาหมากที่ถูกกินออกอัตโนมัติ หรือใส่แขนหุ่นยนต์เพิ่มไว้ด้านล่างเพื่อย้ายหมากออก
    ดังนั้นตอนนี้ผมจึงเลือกวิธีขยับหมากให้ผ่านตรงกลางของช่องไปก่อน ผมอยากพัฒนา Pi Board ต่อไปเรื่อย ๆ วิศวกรรมเป็นงานอดิเรกที่ทำมานาน และผมชอบหมากรุก เลยลองเชื่อมสองอย่างนี้เข้าด้วยกัน
    ผมไม่ค่อยถนัดเว็บดีเวลลอปเมนต์ เว็บไซต์จึงยังไม่สมบูรณ์ แต่ทำขึ้นเพื่อแสดงแนวคิดหลัก และในอนาคตจะปรับปรุงเว็บไซต์ให้เชื่อมกับโปรเจกต์อื่น ๆ ที่ทำในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ถ้าอยากคุยเรื่องกระดานนี้เพิ่มเติม ส่งอีเมลมาที่ thstudios0708@gmail.com ได้

  • โปรเจกต์เจ๋งดี พัลส์แม่เหล็กย้อนกลับแรง ๆ จะยิงหมากที่ถูกกินออกนอกกระดานได้ไหมนะ? ถ้าปรับออฟเซ็ตกับกำลังขับ อาจทำได้แม่นยำพอสมควรหรือเปล่า

    • ถ้าเป็น Battle Chess 2024 ก็น่าจะเร้าใจกว่าต้นฉบับอีก เพราะผู้เล่นมนุษย์ต้องหลบการโจมตีจากคู่แข่งอิเล็กทรอนิกส์
      บางครั้งไอเดียที่น่าสนใจก็อาจดีกว่าถ้าไม่เอาไปทำจริง