想像一下，一個實體的西洋棋盤，棋子卻能自動移動，與您對弈，甚至還能連接到網路與遠程玩家較勁，這不再是科幻電影的場景！Pi Board正是一款實現了這個夢想的自動化西洋棋機器人。
Pi Board是一款由Raspberry Pi驅動的先進自動化西洋棋系統，它利用XY步進馬達機構和磁鐵，讓棋子可以在棋盤上自由移動。這個項目的開發過程包括幾個關鍵階段：
Pi Board允許玩家選擇自己喜歡的棋子顏色，並調整西洋棋引擎的難度等級，提供定製化的遊戲體驗。此外，它還具備連接到網際網路的能力，讓用戶可以通過網路進行遠程西洋棋比賽。
這個自動化西洋棋機器的靈感來自於觀看Square Off棋盤的演示。開發者希望創造一個獨特的版本，因此選擇了Raspberry Pi作為主要的處理器，並使用步進馬達和3D列印的軌道系統來控制棋子的移動，這被證明是一個精確且有效的解決方案。
XY步進馬達網格是這個項目最核心的部分，它允許磁鐵到達64個棋盤方格的任何一點。開發者選擇了一個簡單的步進馬達機構，將兩個馬達連接到3D列印的零件和定製化軌道上。這個系統比步進輪網格更加適合，可以實現更平滑的棋盤移動。
為了進行測試並確保網格可以到達棋盤上的任何一點，開發者使用了Arduino單片機。所有必要的電子組件都可以在一個簡單的CNC組件中找到。雖然步進馬達最初的噪音很大，但加入了TMC 2209等靜音步進馬達驅動器後，噪音得到了顯著降低。
目前的自動化棋盤主要依靠電磁鐵系統來抓取棋子。通過在每個棋子上安裝不同極性的小磁鐵，可以抓取不同顏色的棋子。然而，在經過多次測試後，開發者發現電磁鐵存在一些問題，例如過熱和難以瞬間切換極性。
為了找到更可靠的解決方案，開發者嘗試使用服務線性致動器和磁鐵來取代電磁鐵。
使用服務線性致動器和磁鐵的主要優勢在於能源效率。電磁鐵所需的功率由公式P=I²R決定，其中I是電流，R是電磁鐵線圈的電阻。為了產生足夠強的磁場來提升或吸引物體，通常需要高電流，這就需要強大的電源供應，並且會產生需要管理的熱量。
相比之下，服務線性致動器主要在移動過程中需要電力，待機功耗則顯著降低。服務馬達使用的功率由公式P=τ⋅ω決定，其中τ是扭矩，ω是角速度，僅在移動階段應用。
因此，根據開發者的測試和結論，使用服務致動器通常更節能，特別是對於像棋盤這樣間歇性使用的系統，可以降低能源成本，並簡化電源供應需求。
Pi Board的設計過程展示了如何結合多種技術與創新思維，來實現一個功能強大且高效的自動化棋盤。從電磁鐵的使用挑戰到服務致動器的應用，這個項目體現了開發者在提升用戶戶體驗與系統可靠性上的不懈努力。隨著更多改進與功能的引入，這種自動化棋盤將為棋藝愛好者提供一個嶄新的遊戲體驗。
