Construction d’un bras robotisé avec comme objectif de pouvoir jouer aux échecs.
Les contraintes sont les suivantes
- Etre capable de reconnaître l’échiquier grâce à une caméra positionnée sur le bras
- Détecter le coup joué par le joueur humain
- Analyser la position des pièces et proposer le coup suivant
- Déplacer les pièces de manière autonome
Les recherches sur la toile nous ont permis de trouver les projets suivants :
- Bras robotisé jouant aux échecs : https://www.hackster.io/ricpd/chess-playing-robot-arm-that-will-beat-you-678035
- basé sur le bras : https://www.thingiverse.com/thing:1718984 de Florin Tobler avec une extension des bras à 180mm https://www.thingiverse.com/thing:4364030 et une pince adaptée https://www.thingiverse.com/thing:4394894
Cela constitue la base du projet
Historique du projet :
Début janvier 2025, l’idée d’un bras robotisé est survenue, cet objet devrait avoir une utilité donc un joueur d’échec nous a semblé intéressant à construire.
16 janvier 2025
Après quelques recherches sur la toile, nous avons retenu le projet suivant : https://www.hackster.io/ricpd/chess-playing-robot-arm-that-will-beat-you-678035. Ce projet est basé sur le bras de Florin Tobler avec une extension à 180mm https://www.thingiverse.com/thing:4364030 et une pince adaptée https://www.thingiverse.com/thing:4394894
Ce projet utilise une caméra fixe placée au dessus de l’échiquier mais nous avons pensé qu’il serait intéressant de mettre la caméra sur le bras.
Il faut maintenant trouver les matériels nécessaires, roulements et électronique
23 janvier 2025
La partie électronique sera constituée d’un Raspberry Pi 3B+ et d’un Arduino Mega avec une carte RAMPS avec 3 moteurs Nema 17 de récupération. La pince sera pilotée par un Servo SG90 de récupération également. Les tests des cartes sont concluants. Les roulements sont en commande.
30 janvier 2025 :
Nous avons la surprise de voir les premières pièces imprimées avec un filament bicolore du plus bel effet. Les premières pièces sont assemblées.
Les tests de la pince sur l’Arduino sont concluants également
6 février 2025
Le bras est complètement assemblé avec les roulements, les tests de déplacement des moteurs posent quelques problèmes pour trouver le bon câblage des moteurs et leur sens de rotation. Comme il faut le stabiliser, nous avons choisi de le fixer sur une planche qui contiendra l’échiquier.
C’est là que les premiers problèmes se présentent, lors du montage de la base rotative, un geste malheureux casse la fixation du roulement, la pièce est à réimprimer et une solution provisoire doit être trouvée.
Une alimentation 12V d’imprimante 3D permettra d’alimenter l’ensemble.
Un premier essai est fait avec une Picamera2 connectée directement au Raspberry, la luminosité ainsi que les ombres posent quelques problèmes de détection.
13 février 2025
Les tests de calibrage du bras et l’installation sur la carte Raspberry ont été faits durant la semaine ainsi que la fixation de la base sur une planche. Comme il y a du jeu dans les engrenages, différentes versions ont été imprimées. Malheureusement, lors du démontage on s’aperçoit que le support principal des moteurs et du bras est cassé en plusieurs endroits : il n’a pas supporté les contraintes durant les tests. Il faut réimprimer cette pièce et éventuellement la modifier pour diminuer les points fragiles.
Un module de réduction de tension a été installé pour alimenter le Rapsberry.
La caméra n’est pas satisfaisante et un remplacement est prévu par une caméra Usb ultra légère pour limiter le poids sur l’extrémité du bras.
18 février 2025
Remplacement du support principal, quelques problèmes et oublis nous ont fait démonter et remonter l’ensemble plusieurs fois.
Les câbles d’alimentation ont été remplacés.
Le support de caméra sera imprimé pour la prochaine fois, les engrenages fixés sur les moteurs pourraient nécessiter un méplat pour mieux tenir. A voir pour une prochaine version de ces pièces.
Les axes de 6mm actuellement réalisés avec des vis ou des tiges filetées pourraient être remplacés par des tubes de diamètre 6 pour limiter les jeux.
Le calibrage est à refaire après toutes ces modifications.
Le positionnement de la caméra a été amélioré en déplaçant le bras dans une position connue avant d’arriver à la position définitive de la caméra (exemple : pour une position finale en X=0 Y=220, passer par X=20 Y=220 pour déplacer le bras toujours dans le même sens.
Nous allons étudier l’éclairage du plateau car dans certaines conditions, des ombres gênantes apparaissent et perturbent la reconnaissance des positions.
Le 27/02/2024
Modification des axes 6mm, remplacé les vis ou tiges filetées par un tube de 6mm en fibre de carbone ce qui permet de réduire le jeu dans les mouvements.
Un test d’éclairage avec des leds fixées sur le support de caméra a été réalisé mais ne semble pas suffisant. D’autres essais avec des éclairages plus puissants vont être faits.
Nous avons également approvisionné un nouveau jeu de pièces d’échecs, le cavalier est plus facile à attraper par la pince.
Un nouveau calibrage doit être fait après le remplacement des pièces
Le 02/03/2025
L’éclairage a été remplacé par une couronne de LEDS de récupération.
Les détecteurs de fin de course sont installés en mode prototype pour le moment. Cela devrait permettre une simplification des opérations de calibrage. En fonction des tests, les pièces support seront modifiées pour une meilleure intégration.
Les calibrage des fins de course est en cours, le fonctionnement est similaire à ceux d’une imprimante 3D.
Le 13/03/2025
Le calibrage des fins de course est fait, premiers tests : évidemment, il y a eu un problème sur un déplacement intempestif qui a cassé une pièce. Le collage provisoire semble tenir, calibrage à revoir.
Le griffes de la pince sont à revoir, nous avons également fait un test sur un autre modèle de pince qui demande encore des ajustements pour être opérationnelle.
Sur ce modèle, il y a beaucoup moins de pièces en mouvement et d’articulations ce qui devrait la rendre plus précise.
21/03/2025
La nouvelle pince a été testée mais pose d’autres problèmes :
- elle interfère avec le champ de la caméra, un essai a été fait en inclinant la caméra mais ce n’est pas satisfaisant, la hauteur de bras est limite pour le champ de vision.
- Si on descend le support de la caméra, le champ visible ne sera plus suffisant
Une amélioration de la première pince est donc prévue.
Nous nous sommes rendu compte qu’il y avait beaucoup de jeu dans les pignons permettant le déplacement, nous allons essayer une version avec des courroies.
Une alternative au Raspberry sera également envisagée.
Le 27/03/2025
Remplacement des pignons des moteurs pour limiter les jeux, les nouveaux pignons on un méplat adapté à l’arbre du moteur.
Une nouvelle pince a été imprimée et testée, la fixation de la caméra est inversée ce qui permet un champ de vision plus important.
Nous avons fait un test avec un portable sous Linux à la place du Raspberry et nous n’avons eu aucun problème de caméra ou de connexion avec le robot. Cette alternative sera maintenue.
Marco, membre d’un club d’échecs local est venu nous rendre visite et a testé deux parties avec le robot.
