Pi 체스 보드

 (readymag.website)
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  • Pi Board는 Raspberry Pi와 XY 스테퍼 모터, 자석으로 체스 말을 자동 이동시키는 자동 체스 로봇임
  • 구현의 핵심은 64칸 전체를 커버하는 XY 그리드와 말 위치를 안정적으로 맞추는 좌표 보정에 있음
  • 플레이어는 진영과 체스 엔진 난이도를 고를 수 있고, 개발 단계에서는 인터넷 연결을 통한 원격 대국도 가능함
  • 제작 과정은 Arduino 테스트에서 Raspberry Pi 기반 설계로 옮겨 갔으며, 3D 프린트 레일과 스테퍼 모터로 보드 내부 이동 구조를 구성함
  • 전자석 방식은 폰 이동 테스트에서는 가능성을 보였지만, 과열과 말 놓기 오류 때문에 빠르고 신뢰성 있는 상호작용에는 한계가 있음

Pi Board가 구현한 자동 체스 경험

  • Pi Board는 Raspberry Pi 기반의 자동 체스 시스템으로, 보드 아래의 XY 스테퍼 모터와 자석을 이용해 말을 이동시킴
  • 플레이어는 자신의 진영과 체스 엔진 난이도를 조정할 수 있음
  • 개발 단계에서는 인터넷 연결 기능을 통해 네트워크 기반 원격 대국도 가능함
  • 제작 동기는 Harry Potter 영화에서 Ron과 Harry가 체스를 두는 장면과 YouTube의 Square Off 체스보드 시연 영상에서 나옴
  • 초기 테스트에는 Arduino를 사용했고, 이후 Raspberry Pi가 프로젝트의 주 프로세서로 선택됨

제작 과정에서 해결해야 한 문제들

  • 개발 과정에는 보드가 실제 체스 말과 안정적으로 상호작용하기 위한 여러 보정 작업이 포함됨
    • 스테퍼 모터 좌표의 정밀 보정
    • 각 체스 말의 무게 계산
    • 체스 엔진 통합
    • 말 집기 전략과 이동 감지 최적화
    • 스테퍼 모터 전력 소비를 줄이기 위한 효율적 알고리듬 선택
  • 스테퍼 모터 좌표를 맞추려면 기준 보드의 칸이 명확하게 그려져 있어야 함

XY 그리드와 구동 하드웨어

  • 핵심 하드웨어는 자석이 64개 체스 칸의 어느 지점에도 도달하게 하는 XY 스테퍼 그리드임
  • 두 개의 모터를 커스텀 3D 프린트 부품과 레일에 붙이는 단순한 구조가 선택됨
    • 이 방식은 스테퍼 휠 그리드보다 보드 위 이동이 더 부드럽다고 판단됨
    • 테스트 단계에서는 Arduino 마이크로컨트롤러가 유용했음
    • 필요한 전자 부품은 단순한 CNC 키트로 구성 가능함
    • 스테퍼 모터는 처음에는 소음이 크지만, TMC 2209 같은 저소음 스테퍼 모터 드라이버를 추가하면 소음을 크게 줄일 수 있음
  • 보드 안정성을 높이기 위해 설계에 레일을 하나 더 추가함

전자석 기반 말 집기의 한계

  • 초기 말 집기 장치 자리에는 전자석이 사용됨
  • 자동 체스보드의 말 집기 방식은 각 말에 작은 자석을 붙이고 극성을 다르게 해 서로 다른 색의 말을 집는 구조에 의존함
  • 현재 설계의 전자석 테스트에서는 몇 가지 문제가 드러남
    • 폰은 영상에서 거의 완벽하게 움직였지만 과열 문제가 컸음
    • 여러 현대 전자석은 극성을 즉시 전환하는 데 어려움이 있음
    • 말을 놓는 과정에서 반복적인 오류가 발생함
  • 여러 테스트 결과, 전자석은 빠르고 신뢰성 있는 사용자 상호작용에 필요한 말 집기 작업을 효과적으로 수행하기 어려운 방식으로 남아 있음

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GN⁺   [-]
Hacker News 의견들

  • 마케팅 문구처럼 쓴 이유가 있나 궁금함. 이런 프로젝트에 관심 있는 사람들은 대개 엔지니어링식 설명을 더 읽고 싶어 할 것 같음
    예를 들면 “Pi Board는 이름처럼 내부에 Raspberry Pi를 쓰고, 엔진 수를 계산한 뒤 스테퍼 모터와 자석으로 말을 움직입니다. 전력 소모를 줄이는 데 꽤 공을 들였고, 각 말의 무게를 재서 잡기와 이동 동작을 더 효율화했습니다” 같은 식이 더 낫다고 봄

    • 아마 LLM 도움을 받은 블로그 글 같음

  • 재미를 깨고 싶진 않지만, 말이 움직일 때 다른 말을 밀어내고 그 밀린 말을 사람이 다시 제자리에 놓아야 한다면 아직 할 일이 남아 있음. 잡힌 말도 스스로 보드 밖으로 나가야 함

    • 처음 든 생각은, 밀린 말도 같은 메커니즘으로 자동으로 제자리로 돌려놓을 수 있겠다는 것이었음
    • 취미 프로젝트로는 꽤 진전이 있어 보임
      마지막 20% 기능을 다듬는 데는 평생이 걸릴 수 있으니, 다른 체스/로봇 애호가들이 합류해서 경계 사례들을 빨리 처리하면 좋겠음
    • 이걸 “사람이 해야 하는 노동”으로 보진 않고, 오히려 다른 존재와 체스를 두는 환상에 몰입하게 해주는 장치로 보임
    • 영상은 솔직히 별로 인상적이지 않았음

  • Regium이 떠오름. 5년 전 Kickstarter 사기였고, 자동 체스판처럼 보이는 사실적인 3D 애니메이션 영상을 써서 사람들 돈을 속여 가져갔음
    chess.com은 Regium의 돈을 받고 그 사기를 자기 이용자들에게 광고해줬고, 결국 Kickstarter에서 쫓겨난 뒤 다른 Kickstarter 복제 사이트들에서도 쫓겨나다가 자체 Kickstarter 복제 사이트를 호스팅했음. 꽤 난장판이었고, YouTube에서 “regium chess board”를 검색하면 몇 개 나옴
    Pi Board는 재미있는 프로젝트로 보이고, 몇 년에 걸쳐 더 다듬어질 것 같음

  • 놓친 건지 모르겠지만 플레이어의 수를 어떻게 감지하는지 설명을 못 본 것 같음. 카메라와 컴퓨터 비전을 쓰는 건가? 전자적으로 풀려면 센서 행렬이 필요해져 배선이 많아지는 까다로운 문제처럼 늘 보였음

    • 나도 움직이는 부품은 없고 수만 감지하는 스마트 체스판을 늘 만들어보고 싶었음
      생각해본 방법은 64개 안테나를 두고 멀티플렉싱해서 어느 칸에 어떤 말이 있는지 감지하는 RFID, 각 말 아래에 기준 마커를 붙이고 아크릴 보드 아래에서 보는 비전 방식, 그리고 말 식별은 하지 않고 정상 시작 배치를 가정한 뒤 어느 칸에서 집어 들고 어느 칸에 놓았는지로 어떤 말이 움직였는지 추론하는 홀 효과 센서 방식임
      어떤 방식이든 작은 단일 PCB 보드로 만들면 재미있을 것 같음

  • 나이트 움직임이 어딘가 섬뜩함. 작은 이동과 회전이 많고, 그러다 그냥 폰을 밀어내면 사람이 다시 놓아야 함

    • 2:10의 캐슬링도 꽤 대충이었음. 다만 공평하게 말하면 어떤 사람들도 수를 둔 뒤 보드를 저렇게 남겨두긴 함 :P
    • 영상의 배경 소음이 너무 거슬렸음. 저곳이 실제 작업 공간이라면 나는 미칠 것 같음

  • 보드 아래에 팔 두 개를 쓰면 움직임이 더 나아질지 궁금함. 각 팔의 각도를 제어할 모터 두 개와 팔을 늘리는 장치가 필요하겠지만, 한 팔은 방해되는 말을 치우고 다른 팔은 목표 말을 움직일 수 있음
    팔의 위치와 이동 목표를 추적하려면 직교 좌표계 대신 극좌표계를 쓰게 될 것 같고, 잡힌 말도 보드 밖으로 옮길 수 있을 듯함

  • 1982년에도 있었음
    https://www.youtube.com/watch?v=ITSXPdfxesU
    http://www.chesscomputeruk.com/html/milton_bradley_phantom.h...

    • 친구 집에서 저런 걸 본 기억이 확실히 남아 있음. 필요할 때 말을 치워가며 수를 두는 세부 동작은 또렷이 기억나는데, XY 메커니즘 소음은 기억나지 않음

  • 말을 움직이는 데 정말 많이 버거워 보임. 추가 개발이 필요함

  • 이 체스판을 만든 Tamerlan임. 배경 소음은 차고에서 작업하고 있기 때문이고, 현재 고등학생이라 잡힌 말을 자동으로 제거하거나 아래에 추가 로봇 팔을 넣어 말을 치우는 개선까지 할 시간이 많지 않음
    그래서 일단 말이 칸 중앙을 지나가도록 움직이는 방식을 택했음. 앞으로 Pi Board를 계속 개선하고 싶고, 공학은 오래된 취미이며 체스를 좋아해서 둘을 연결해본 것임
    웹 개발은 잘하지 못해서 사이트가 완벽하진 않지만, 개념의 핵심을 보여주려고 만들었고 나중에는 웹사이트도 개선해서 최근 몇 년간 만든 다른 프로젝트들과 연결할 예정임. 보드에 대해 더 이야기하고 싶다면 thstudios0708@gmail.com 으로 메일을 보내면 됨

  • 멋진 프로젝트임. 강한 역방향 자기 펄스로 잡힌 말을 보드 밖으로 발사할 수 있을까? 오프셋과 출력을 조절하면 어느 정도 정밀하게도 가능할지 궁금함

    • Battle Chess 2024라면 원작보다 더 흥미진진하겠음. 사람 플레이어가 전자 상대의 공격을 피해야 하니까
      흥미로운 아이디어라도 구현하지 않는 편이 나을 때가 있음
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