■河北省唐山市第四十九中學(xué)九年級 倫 比

圍棋對弈結(jié)束后，分揀棋子既耗費(fèi)大量時(shí)間又會打斷對局者的思路，影響對弈質(zhì)量?，F(xiàn)在市場上已有圍棋分揀機(jī)，但分揀效率低、機(jī)械體積大、棋子適應(yīng)度差，使用不便。

針對上述問題，我設(shè)計(jì)了圍棋棋子智能分揀機(jī)，它通過履帶傳送及光感系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對圍棋棋子的自動(dòng)分揀。

一、設(shè)計(jì)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(jī)控制器，對落入棋子進(jìn)行識別和篩選，最后通過履帶分揀。整個(gè)過程環(huán)環(huán)相扣，層層遞進(jìn)。

二、工作原理

我設(shè)計(jì)的初衷是希望本項(xiàng)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(diǎn)——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(yīng)用反射光傳感器，用它對黑、白棋子的反光數(shù)值進(jìn)行讀取，然后帶動(dòng)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分揀。

在對棋子進(jìn)行讀取時(shí)，因?yàn)楣饩€不穩(wěn)定，所以程序中設(shè)置了雙重保險(xiǎn)，一是在使用前對棋子進(jìn)行初次檢測，設(shè)置變量為設(shè)定值，二是對對比程序進(jìn)行改進(jìn)，將簡單的比較大小的程序改進(jìn)為運(yùn)算程序，將底部平臺的反光值控制在較穩(wěn)定的范圍內(nèi)后，就可以在檢測值和設(shè)定值之間預(yù)備一定的誤差量，使程序更加穩(wěn)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(diǎn)。在初期，我使用單電機(jī)探索，發(fā)現(xiàn)有以下幾個(gè)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(dǎo)致電機(jī)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(gè)齒輪在旋轉(zhuǎn)過程中，可能出現(xiàn)互相咬合而無法正常運(yùn)行的狀況等。

思索一番后，我決定三題共解，使用雙電機(jī)并對履帶進(jìn)行改進(jìn)。我用方梁將電機(jī)固定在履帶兩端，使其保持繃緊狀態(tài)而兩個(gè)齒輪也不會互相咬合。我還設(shè)計(jì)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(shí)的穩(wěn)定性。

通過以上搭建措施，核心的履帶傳送系統(tǒng)就完成了，通過履帶系統(tǒng)延伸出的整個(gè)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(jī)系統(tǒng)及方梁固定

四、使用方法

使用時(shí)，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(dāng)前環(huán)境的棋子反射光值進(jìn)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(jié)束后按下4 按鍵，電機(jī)即停。

五、創(chuàng)新點(diǎn)

將光感、傳送、履帶三套系統(tǒng)結(jié)合，提高機(jī)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(yīng)性極強(qiáng)，可應(yīng)用于多種圍棋棋子，方便棋友對弈。

制作該裝置時(shí)，我使用激光切割技術(shù)切割出亞克力材料作為機(jī)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(fā)電裝置，將棋子下落碰撞收納盒產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為電能，使其更加節(jié)能環(huán)保。