黑白棋子分揀機器人

本刊記者/劉成成

時下，圍棋和五子棋已成為許多中老年人休閑生活的重要組成部分，然而由于年歲大、眼神不好等原因，分撿棋子耗時長、精力體力消耗大。為此，第二實驗小學的陳天琦同學特地邀請同學殷明德共同研制了一個可以分揀棋子的小機器人，以使長輩們的休閑生活更加輕松、愜意。

該機器人的設計分為棋、轉盤和三個擋板幾個基本組成部分，由直流電機帶動轉盤旋轉的同時三個擋板跟著旋轉，由于重力的作用和管道口的尺寸設計使每次只有一個圍棋子落到管道中，由此攻克了技術難點—棋子逐個分別落下來。接著，運用步進電機帶動傳動裝置左右移動以實現對棋子的接收，進而由光電傳感器將信號傳遞給單片機進行顏色判斷。棋子落到擋板后，通過旋轉將檢測完的黑白棋子分別裝到特定的兩個容器中，若檢測到沒有棋子或者是有黑棋子，擋板往一個方向旋轉；若檢測到有白棋子，擋板往另一個方向旋轉，從而實現了對黑白棋子的分揀功能。

一、工作原理及特點

1.分選轉盤利用圍棋薄而圓的外形特點，使棋子在重力作用下逐個分別下滑到管道中，整齊排列等待分揀；

2.步進電機準確地將棋子推送到光電傳感器所在位置進行檢測；

棋子分選轉盤

3.光電傳感器準確地判斷棋子的顏色并通過程序控制可旋轉的擋板，將黑白棋子進行分揀。

二、構造及工作流程

1.主要構件

（1）主體結構部分：轉盤、連接管道、棋子分揀部分和收納盒；

（2）棋子分揀判斷部分：一個STC89C52單片機、兩個5V步進電機、一個步進電機驅動模塊ULN2003、一個減速直流電機、一個5V電源。

2.基本組成及工作流程

（1）棋子分選轉盤

選用直徑22毫米，高度5.9毫米的云子圍棋，根據這些參數來設計棋子管道的寬度和高度。在分棋轉盤上設置三個擋板，與直流電機帶動轉盤旋轉一同旋轉。由于重力的作用和管道口的尺寸設計，每次只有一個圍棋子落到管道中，從而實現了棋子逐個下落。

（2）黑白棋子檢測部分

檢測部分采用可以識別黑白顏色的紅外光電傳感器，并在程序中進行了相應的處理，把沒有棋子和有黑棋子這兩種狀態視為一種默認的狀態，把有白棋子這種狀態視為工作狀態，當有白棋子到來的時候，觸發中斷，即可實現對黑白棋子的區分。

（3）黑白棋子分揀部分

運用步進電機帶動傳動裝置通過左右移動實現對棋子的接收，并加設一個可以旋轉的擋板。棋子落在擋板上后，通過旋轉，將檢測完的黑白棋子分別裝到兩個盒子里。當檢測到沒有棋子或者是有黑棋子的時候，擋板往一個方向旋轉；當檢測到有白棋子的時候，擋板往另一個方向旋轉。

三、科學性和實用性

1.科學性

（1）利用力學原理，設計有落差的外形結構和步進電機推動，實現棋子準確移動；

（2）利用光電傳感器和觸碰傳感器判別顏色等功能，實現對黑白棋子的區分；

（3）利用可以分別向左、右旋轉的擋板，實現黑白棋子的分揀，并根據分揀結果，顯示每種棋子的數量；

（4）利用液晶顯示屏單片機進行計數功能，并統計棋子個數，避免丟子或少子的現象產生。

2.實用性

該機器人構造簡單，制作材料價格低廉且不易損壞，可廣泛應用于家庭、社區、老年活動中心等場所，具有極為廣泛的實用性。