Dispositiu automàtic per jugar a escacs

L'aplicació desenvolupada en aquest treball ha estat perfeccionada i acabada a posteriori de la presentació del treball davant el tribunal. Si estàs interessat en tenir-hi accés, pots adreçar-te directament a l'autor a través de l'adreça de correu electrònic que apareix en aquest mateix registre.[CATALÀ] En aquest document s’exposen el plantejament, procediments i resultats d’un projecte que té per objectiu dissenyar i fabricar un sistema mecatrònic capaç de jugar a escacs contra una persona en un taulell físic. El sistema és capaç d’analitzar la situació del joc a partir d’una imatge, a partir d’aquesta informació calcular les seves pròpies jugades i finalment moure les seves pròpies peces. El programa informàtic esta escrit en Python completament. El bloc principal del programa esta dissenyat per captar la informació del taulell a partir d’una foto capturada amb una càmera, analitzar la imatge i extreure’n la informació necessària per conèixer la situació del joc. Per aquest procés s’han utilitzat diverses funcions de les llibreries OpenCV, llibreria de codi obert per a l’anàlisi d’imatge i NumPy, llibreria de codi obert per a l’ús de matrius. Amb la informació extreta de l’anàlisi d’imatge és capaç de calcular les jugades, per a aquest procés s’han utilitzat funcions de la llibreria Python-Chess per a generar i actualitzar el taulell virtual i el motor d’escacs Stockfish per al càlcul de jugades. En aquest punt el programa també ha de ser capaç de guiar els motors i moure la peça a la posició indicada, però aquest últim fragment de codi esta pendent de programar. S’ha dissenyat tota la estructura i el sistema mecànic sota la premissa de ser el més econòmica possible i en el cas hipotètic de fabricar-la industrialment sortís molt barata. El sistema mecànic esta basat en un sistema cartesià anomenat CoreXY en el qual els motors principals es mantenen fixes permetent així unes millors prestacions dinàmiques. Tot el sistema mecànic esta contingut en una caixa de fusta estèticament elegant amb unes dimensions que ofereixen una ergonomia òptima per a un taulell que es situarà sobre una taula. S’ha dissenyat i fabricat tot el sistema electrònic, que utilitza una Raspberry Pi (un petit ordinador orientat a la robòtica) com a nucli central que allotja i fa funcionar el programa. El sistema electrònic perifèric permet al cervell de la màquina comunicar les ordres del programa als motors a la vegada que rep informació de retroalimentació des de sensors de posició i la càmera. A la vegada s’ha desenvolupat un sistema de subjecció magnètic que permet moure les peces des de sota del taulell mitjançant imants permanents i un servomotor.[ANGLÈS] This document shows the approach, procedures and results of a project that aims to design and manufacture a mechatronic system capable of playing chess against a human in a physical way. The system is capable to analyse the situation of the game from an image, from this information calculate its own plays and finally move its own pieces physically. The computer program is completely written in Python. The main block of the program is designed to extract the board information from a photo taken with a camera, analyse the image and obtain the necessary information to know the game situation. For this process, various functions have been used from the libraries OpenCV, open source library for image analysis and NumPy, open source library for the use of arrays. With the information extracted from the image analysis it’s capable to calculate the plays, for this process various functions of the library Python-Chess had been used to generate and update the virtual field, and also the chess engine Stockfish to calculate the plays. At this point, the machine has to be capable of moving the engines too and move the piece to the indicated location, but this last piece of code is awaiting to be programmed. All the structure and the mechanical system have been designed under the premise of being as economical as possible and in the hypothetical case of manufacturing it industrially it would be very cheap. The mechanical system is based on a Cartesian system called CoreXY in which the main motors stay static resulting in a better dynamic performance. All the mechanical system is contained in an aesthetically elegant wooden box with an optimum and ergonomic dimensions for a desk that will be placed on a table. The entire electronic system has been designed and manufactured. It uses a Raspberry Pi (a small robot-oriented computer) as the central core which hosts and operates the program. The peripheral system allows the machine’s brain to communicate the program orders to the motors and receive feedback information from position sensors and the camera. A magnetic fastening system has been developed too, which allows to move the pieces from below the board using permanent magnets and a servomotor