圍棋棋子智能分揀機

■河北省唐山市第四十九中學九年級 倫 比

圍棋對弈結束后，分揀棋子既耗費大量時間又會打斷對局者的思路，影響對弈質量。現在市場上已有圍棋分揀機，但分揀效率低、機械體積大、棋子適應度差，使用不便。

針對上述問題，我設計了圍棋棋子智能分揀機，它通過履帶傳送及光感系統，實現對圍棋棋子的自動分揀。

一、設計思路

以CUBIC 控制器為主體，通過Scratch Pi 編程連接反射光傳感器和直流電機控制器，對落入棋子進行識別和篩選，最后通過履帶分揀。整個過程環環相扣，層層遞進。

二、工作原理

我設計的初衷是希望本項目可以擺脫棋子的束縛，因此，我著眼于所有圍棋棋子共同的特點——顏色黑白分明，這樣無論什么樣的棋子都適用于本裝置。我想到應用反射光傳感器，用它對黑、白棋子的反光數值進行讀取，然后帶動電機，實現自動分揀。

在對棋子進行讀取時，因為光線不穩定，所以程序中設置了雙重保險，一是在使用前對棋子進行初次檢測，設置變量為設定值，二是對對比程序進行改進，將簡單的比較大小的程序改進為運算程序，將底部平臺的反光值控制在較穩定的范圍內后，就可以在檢測值和設定值之間預備一定的誤差量，使程序更加穩定。

具體程序如圖1、圖2 所示。

圖1

圖2

三、搭建模型

搭建模型的傳送履帶是制作作品的主要難點。在初期，我使用單電機探索，發現有以下幾個問題：履帶顏色單一，影響棋子識別（黑子）；齒輪咬合如果過于緊密會導致電機壓力太大，不宜長期使用，如果稍加疏松，棋子檢測平臺處就不是完美的水平面；兩個齒輪在旋轉過程中，可能出現互相咬合而無法正常運行的狀況等。

思索一番后，我決定三題共解，使用雙電機并對履帶進行改進。我用方梁將電機固定在履帶兩端，使其保持繃緊狀態而兩個齒輪也不會互相咬合。我還設計了“五三角梁、三孔直梁、五孔直梁”配件并將其安裝在履帶上，使平臺部分的履帶始終保持水平，保證棋子檢測時的穩定性。

通過以上搭建措施，核心的履帶傳送系統就完成了，通過履帶系統延伸出的整個裝置也已完成，如圖3、圖4 所示。

圖3 “五三角梁、三孔直梁、五孔直梁”履帶配件

圖4 雙電機系統及方梁固定

四、使用方法

使用時，首先依次將一顆黑子和一顆白子放在檢測臺上，按下遙控器上的1 和2 按鍵，對當前環境的棋子反射光值進行讀取，然后直接將所有棋子放入棋子通道，按下3 按鍵即可，分揀結束后按下4 按鍵，電機即停。

五、創新點

將光感、傳送、履帶三套系統結合，提高機械效率，通過空間的合理分布使裝置體積大幅度縮小。傳送履帶的適應性極強，可應用于多種圍棋棋子，方便棋友對弈。

制作該裝置時，我使用激光切割技術切割出亞克力材料作為機械外殼，今后可將其更換為密封性能更好的材料。還可在收納盒底部添加重力發電裝置，將棋子下落碰撞收納盒產生的能量轉化為電能，使其更加節能環保。