黑白棋子分揀機(jī)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(xué)的陳天琦同學(xué)特地邀請同學(xué)殷明德共同研制了一個可以分揀棋子的小機(jī)器人，以使長輩們的休閑生活更加輕松、愜意。

該機(jī)器人的設(shè)計分為棋、轉(zhuǎn)盤和三個擋板幾個基本組成部分，由直流電機(jī)帶動轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的同時三個擋板跟著旋轉(zhuǎn)，由于重力的作用和管道口的尺寸設(shè)計使每次只有一個圍棋子落到管道中，由此攻克了技術(shù)難點—棋子逐個分別落下來。接著，運(yùn)用步進(jìn)電機(jī)帶動傳動裝置左右移動以實現(xiàn)對棋子的接收，進(jìn)而由光電傳感器將信號傳遞給單片機(jī)進(jìn)行顏色判斷。棋子落到擋板后，通過旋轉(zhuǎn)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?jīng)]有棋子或者是有黑棋子，擋板往一個方向旋轉(zhuǎn)；若檢測到有白棋子，擋板往另一個方向旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)了對黑白棋子的分揀功能。

一、工作原理及特點

1.分選轉(zhuǎn)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(jìn)電機(jī)準(zhǔn)確地將棋子推送到光電傳感器所在位置進(jìn)行檢測；

棋子分選轉(zhuǎn)盤

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

二、構(gòu)造及工作流程

1.主要構(gòu)件

（1）主體結(jié)構(gòu)部分：轉(zhuǎn)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(jī)、兩個5V步進(jìn)電機(jī)、一個步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊ULN2003、一個減速直流電機(jī)、一個5V電源。

2.基本組成及工作流程

（1）棋子分選轉(zhuǎn)盤

選用直徑22毫米，高度5.9毫米的云子圍棋，根據(jù)這些參數(shù)來設(shè)計棋子管道的寬度和高度。在分棋轉(zhuǎn)盤上設(shè)置三個擋板，與直流電機(jī)帶動轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)一同旋轉(zhuǎn)。由于重力的作用和管道口的尺寸設(shè)計，每次只有一個圍棋子落到管道中，從而實現(xiàn)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(jìn)行了相應(yīng)的處理，把沒有棋子和有黑棋子這兩種狀態(tài)視為一種默認(rèn)的狀態(tài)，把有白棋子這種狀態(tài)視為工作狀態(tài)，當(dāng)有白棋子到來的時候，觸發(fā)中斷，即可實現(xiàn)對黑白棋子的區(qū)分。

（3）黑白棋子分揀部分

運(yùn)用步進(jìn)電機(jī)帶動傳動裝置通過左右移動實現(xiàn)對棋子的接收，并加設(shè)一個可以旋轉(zhuǎn)的擋板。棋子落在擋板上后，通過旋轉(zhuǎn)，將檢測完的黑白棋子分別裝到兩個盒子里。當(dāng)檢測到?jīng)]有棋子或者是有黑棋子的時候，擋板往一個方向旋轉(zhuǎn)；當(dāng)檢測到有白棋子的時候，擋板往另一個方向旋轉(zhuǎn)。

三、科學(xué)性和實用性

1.科學(xué)性

（1）利用力學(xué)原理，設(shè)計有落差的外形結(jié)構(gòu)和步進(jìn)電機(jī)推動，實現(xiàn)棋子準(zhǔn)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(xiàn)對黑白棋子的區(qū)分；

（3）利用可以分別向左、右旋轉(zhuǎn)的擋板，實現(xiàn)黑白棋子的分揀，并根據(jù)分揀結(jié)果，顯示每種棋子的數(shù)量；

（4）利用液晶顯示屏單片機(jī)進(jìn)行計數(shù)功能，并統(tǒng)計棋子個數(shù)，避免丟子或少子的現(xiàn)象產(chǎn)生。

2.實用性

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