树莓派爆改国际象棋，棋子活了自己动
无需人肉或机械臂
克雷西 发自 凹非寺
量子位 | 公众号 QbitAI
现在，跟AI玩实体游戏，已经不用“人肉臂”代劳了！
甚至连机械臂也不需要，在这块特殊的棋盘上，树莓派直接就能控制国际象棋棋子的移动。
如果不是棋盘下的导轨露出马脚，简直就像是棋子“活”起来了。
这个设备名叫Pi Chess Board（简称P板），由一名叫Tamerlan的机电一体化工程师设计制作。
它既可以由计算机控制，让玩家挑战不同难度，也可以由真实用户远程操纵，隔空上演一场国际象棋大战。
P板一上线，就迅速冲上了Hacker News热榜，网友们纷纷开始猜测起了技术细节。
国际象棋会自己动了
在作者展示的这场游戏中，P板为白方，真人为黑方。
（关于国际象棋的规则，可以参考一下ChatGPT的简单介绍）
开局时，双方各有一兵前进了两个，白方的马也走出了一步（国际象棋中马也走“日”字，但没有类似于中国象棋中“绊马腿”的规则）。
之后黑方做出了同样的跳马动作，然后P板将先前移动过的马又动了一次，吃掉了黑方的兵。
之后的几轮厮杀就不一一解说了，总之双方有来有往，P板能够按照正确的规则移动棋子，并根据真人玩家的动作做出响应。
不过Hacker News也有网友指出了P板还存在一些不足。
比如由于棋子只能在棋盘上滑动而不能“起身”，所以当遇到障碍时会把其他棋子推开，这本身不是问题，但是被推开的棋子不能自动复原。
另外，如果有棋子被真人方吃掉，被吃掉的棋子也不会自动离开棋盘，需要手动拿走。
虽然还存在一些不足，但总的来说，P板还算是一个有趣的尝试。
那么，Tamerlan是怎样设计出P板来的呢？
树莓派控制电机，磁吸带动棋子
首先需要说明的是，P板中棋盘和棋子也属于系统的一部分，并非随便拿来一套棋都能玩。
P板上的棋子当中装有磁铁，板子的底下则暗藏了滑轨和步进电机，整个系统由树莓派控制，然后用电机以磁吸的方式让棋子运动。
导轨分为XY两个方向，装有两个电机，并被作者划分出了国际象棋棋盘中8×8的网格。
这种双导轨设计是在制作过程当中确定的，目的是使步进电机能够轻松地围绕给定的网格移动，让棋盘更加稳定。
另一方面，虽然作者确定了要用磁吸的方式带动棋子移动，但一开始给棋子装的是电磁铁而不是一般磁铁。
但在实验中作者发现，电磁铁存在发热、磁极转换不能快速实现、校准结果不理想等诸多问题。
考虑再三之后，作者用普通的磁铁替换掉了电磁铁，不仅解决了位置难以校准的问题，也降低了电力消耗。
为了不让步进电机每次执行移动时都需要重新归位，作者添加了一种优化算法，将棋盘每边的长度规定为2200步进电机步，电机运动后的位置会在全局位置变量中更新。
最后，对于马的行进、王车易位等非直线运动，作者还设计了专门的算法。
不过，作者虽然讲解了P板的核心原理，但系统究竟如何识别不同的棋子，仍然还是个谜。
棋子识别方式引发猜测
关于系统识别棋子的方法，网友们给出了很多种猜测。
有网友表示，如果换做自己来设计一款智能棋盘，可能会考虑这样几种方案：
首先是RFID（射频识别），也就是给棋子贴上电子标签，一些无人超市识别商品用的也是这种技术。
类似地，也有可能贴的不是电子标签，而是另外的标记。
另外还可以利用霍尔效应（当固体导体放置在一个磁场内，且有电流通过时，导体内会产生霍尔电压）设计传感器。
这种方式不知道具体哪个棋子是哪个棋子，但假设了正常的起始位置，然后通过棋子的位置变化判断哪个发生了移动。
还有网友说可以利用加速度传感器和超声波来实现。
总之，在作者揭晓真正的答案之前，这些说法可能都有一定的道理，可以期待一下作者有没有回复。
那么，你认为在这里最有可能运用了哪项技术呢？
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