{"id":2329,"date":"2019-12-12T17:39:09","date_gmt":"2019-12-12T17:39:09","guid":{"rendered":"https:\/\/blogs.etsii.urjc.es\/dseytr\/?p=2329"},"modified":"2019-12-13T10:42:55","modified_gmt":"2019-12-13T10:42:55","slug":"ajedrez-inteligente","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogs.etsii.urjc.es\/dseytr\/ajedrez-inteligente\/","title":{"rendered":"Ajedrez inteligente"},"content":{"rendered":"\n
\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

Introducci\u00f3n<\/h2>\n\n\n\n

La idea principal del proyecto ha sido el desarrollo de un programa de ajedrez inteligente que permita a una persona jugar sola contra una IA que detecta las posici\u00f3n de las piezas en el teclado y los movimientos que realiza el jugador y que muestra mediante una pantalla el movimiento que hace.<\/p>\n\n\n\n

Junto al c\u00f3digo principal de partida tambi\u00e9n se ha desarrollado un c\u00f3digo de reloj de ajedrez para uno o dos jugadores y un c\u00f3digo alternativo de partida en el que en lugar de leerse las posiciones de las fichas en un tablero los movimientos se introducen por teclado.<\/p>\n\n\n\n

Componentes<\/h2>\n\n\n\n

Para el desarrollo del proyecto se utilizaron los siguientes componentes:<\/p>\n\n\n\n

  • Placa Arduino Uno<\/li>
  • Placa Arduino Mega<\/li>
  • Piezas de ajedrez magn\u00e9ticas <\/li>
  • 2 pantallas LCD 16×2 con I2C (unos 4\u20ac)<\/li>
  • 64 interruptores de leng\u00fceta (unos 8\u20ac)<\/li>
  • 3 interruptores<\/li>
  • Tablero de cart\u00f3n pluma (unos 2\u20ac)<\/li>
  • Cableado (unos 3\u20ac)<\/li><\/ul>\n\n\n\n

    Como varios de los materiales y componentes utilizados para el proyecto han sido reutilizados en lugar de comprados, el coste de desarrollo ha sido de unos 17\u20ac.<\/p>\n\n\n\n

    Desarrollo y montaje<\/h2>\n\n\n\n

    Tablero<\/h3>\n\n\n\n

    En este proyecto el programa detecta la posici\u00f3n de las piezas magn\u00e9ticas en el tablero mediante el uso de interruptores de leng\u00fceta, que dejan pasar la electricidad si no hay un im\u00e1n sobre ellos. Esto conllev\u00f3 el problema de que son necesarios 64 interruptores de leng\u00fceta y con estos 64 pines, adem\u00e1s de aquellos que necesite la pantalla LCD.<\/p>\n\n\n\n

    Una posible soluci\u00f3n a este problema es a\u00f1adir registros de desplazamiento, pero como ser\u00edan necesarios 8 para llegar a cubrir todas las piezas y el software se complicar\u00eda. Pero se nos ocurri\u00f3 una idea: \u00bfQu\u00e9 soluci\u00f3n ingenieril ya inventada existe para detectar las pulsaciones de botones (ya que al fin y al cabo los interruptores de leng\u00fceta son botones) que se encuentran en una alineados de forma matricial? Un teclado matricial. As\u00ed que se opt\u00f3 por construir el tablero como si se tratase de un teclado matricial adaptado a nuestro problema.<\/p>\n\n\n\n

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    Teclado matricial<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

    Problemas con el tablero<\/h4>\n\n\n\n

    El proyecto final, ten\u00eda varios problemas relacionados con lo delicados que eran los interruptores magn\u00e9ticos. El primer problema fue que los interruptores no eran muy potentes y el im\u00e1n deb\u00eda estar a distancias muy cortas para detectar el campo magn\u00e9tico. Por lo que tuvimos que modificar el tablero que estaba ya hecho para introducir los interruptores por encima del tablero, lo que provoc\u00f3 que el prototipo quedase poco est\u00e9tico y organizado. Adem\u00e1s a cada transporte o a cada prueba se romp\u00edan m\u00e1s de ellos. Y aunque se comenz\u00f3 pudiendo detectar casi todas las posiciones menos alguna posici\u00f3n, al final solo funcionaron unos pocos interruptores, permiti\u00e9ndonos \u00fanicamente grabar v\u00eddeos con peones. <\/p>\n\n\n\n

    Para solucionar este problema, la soluci\u00f3n ideal ser\u00eda haber comprado unos interruptores de leng\u00fceta mejores, ya que se ha visto en v\u00eddeos que normalmente no son tan fr\u00e1giles y son mucho m\u00e1s potentes que los nuestros. Con esos interruptores podr\u00edamos haber montado un hardware m\u00e1s organizado, y se hubiese conseguido un proyecto m\u00e1s est\u00e9tico y funcional. A parte de este componente existen otros que nos pueden servir, como los sensores de efecto Hall, que realizan la medici\u00f3n a distancia y existen sensores digitales de tipo Switch que se activan al acercar el polo, y se desactivan al retirar el polo.<\/p>\n\n\n\n

    Algoritmo de ajedrez<\/h3>\n\n\n\n

    Uno de los problemas a los que se tuvo que hacer frente en este proyecto fue encontrar un algoritmo de ajedrez de c\u00f3digo abierto lo suficientemente sencillo y ligero como para funcionar en Arduino.<\/p>\n\n\n\n

    Al final se a usado como base CHESSuino, un programa de ajedrez para Arduino Mega desarrollado por Diego Cueva, que est\u00e1 a su vez basado en Micro-Max, uno de los programa de ajedrez m\u00e1s peque\u00f1os creado por Harm Geert Muller.<\/p>\n\n\n\n

    Reloj competitivo<\/h3>\n\n\n\n

    Para el desarrollo del reloj competitivo se han usado:<\/p>\n\n\n\n

    • 2 Pantallas LCD 16×2 con I2C<\/li>
    • 3 Botones de distintos colores<\/li>
    • Placa Arduino Uno <\/li><\/ul>\n\n\n\n

      Para el controlar el tiempo de cada jugador hemos usado interrupciones en el juego. Cuando se pulsa un bot\u00f3n, despu\u00e9s de haber decidido el modo de juego (jugador vs jugador o jugador vs IA), se produce una interrupci\u00f3n que cambia el valor de una variable, la cual usamos para saber a qui\u00e9n disminuir el tiempo. <\/p>\n\n\n\n

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      Reloj de ajedrez<\/figcaption><\/figure><\/div>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

      Para el tratamiento de las interrupciones se ha usado una l\u00f3gica para evitar fallos. Se ha realizado un mapa de Karnaugh para elaboraci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

      while<\/strong> ((digitalRead<\/strong>(4) == HIGH<\/strong>= || (!ju1 <\/strong>&& !ju2<\/strong>))<\/p>\n\n\n\n

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      Mapa de Karnaugh<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

      En la siguiente imagen se muestra c\u00f3mo se han conectado los pulsadores y la pantalla LDC en la placa de Arduino UNO.<\/p>\n\n\n\n

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      Montaje del reloj de ajedrez<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

      Ejecutar 2 tareas individuales <\/strong><\/h4>\n\n\n\n

      En el primer prototipo, conectamos 2 placas de Arduino para compartir informaci\u00f3n entre ellas. Las dos tarjetas estaban programadas en una configuraci\u00f3n de Escritor maestro \/ Receptor Esclavo a trav\u00e9s del protocolo serie s\u00edncrono I2C. Esta configuraci\u00f3n fue descartada ya que necesit\u00e1bamos los pines 5 (SCL) y el pin 4 (SDA) para las pantallas LCD.<\/p>\n\n\n\n

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      Configuraci\u00f3n de Escritor maestro \/ Receptor Esclavo <\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

      En el prototipo final utilizamos el mismo bot\u00f3n para leer en los dos Arduino para ello necesitamos tener un ground com\u00fan, y conectar el bot\u00f3n en paralelo.<\/p>\n\n\n\n

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      Lectura del mismo pulsador por dos placas<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

      En la siguiente imagen se muestra c\u00f3mo se han conectado los pulsadores tanto a la placa Arduino que ejecuta el algoritmo de ajedrez como a la placa que ejecuta el programa de reloj.<\/p>\n\n\n\n

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      Montaje final<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

      Uso de CHESSuino<\/h4>\n\n\n\n

      Una vez elegido el modo de juego para un jugador vs m\u00e1quina, se sincronizar\u00e1n ambos arduinos para empezar una partida. Las im\u00e1genes siguientes muestran un ejemplo de ello.<\/p>\n\n\n\n

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      LCD del jugador<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n
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      LCD de CHESSuino<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

      Una vez pulsado el bot\u00f3n de comenzar (bot\u00f3n central) empieza la partida.<\/p>\n\n\n\n

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      LCD del jugador<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n
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      LCD de CHESSuino
      Ejemplo de movimiento v\u00e1lido<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

      Material visual<\/h2>\n\n\n\n

      Detecci\u00f3n de movimientos<\/h4>\n\n\n\n

      En el siguiente v\u00eddeo se puede ver una demostraci\u00f3n del funcionamiento del proyecto. Cuando se detecta un movimiento, este aparece en la esquina inferior izquierda de la pantalla LCD y el programa comprueba si es v\u00e1lido. Si el movimiento es v\u00e1lido, el movimiento introducido por el jugador pasar\u00e1 a la esquina superior izquierda de la pantalla, mientras que el movimiento respuesta de la m\u00e1quina aparecer\u00e1 a la derecha. En el caso de que el movimiento no fuera v\u00e1lido, entonces el programa lo ignorar\u00eda y esperar\u00eda a que se introdujera un movimiento legal, como se puede ver en la segunda mitad del v\u00eddeo.<\/p>\n\n\n\n