♔ GHOST CHESS ♔

Hinweis: Die hier dargestellte CoreXY-Grafik ist eine symbolhafte Illustration und entspricht noch nicht der finalen Konstruktion des Projekts. Die endgültige Darstellung wird im weiteren Verlauf der Website ergänzt.

Hardware

CoreXY-System

Das CoreXY-System ist das zentrale Element der Bewegungsplattform in „Ghost Chess“. Mit seiner präzisen Kinematik ermöglicht es eine schnelle und exakte Positionierung der Spielfiguren auf dem Schachbrett.

Zwei Schrittmotoren treiben über ein Riemensystem einen zentralen Schlitten an, auf dem der Elektromagnet zur Bewegung der Figuren montiert ist. Im Vergleich zu traditionellen kartesischen Systemen zeichnet sich CoreXY durch eine geringere bewegte Masse aus, was die Dynamik und Geschwindigkeit erhöht.

Die Bewegungen in der X- und Y-Achse erfolgen durch das koordinierte Zusammenspiel der Motoren, während Zahnriemen und Umlenkrollen eine exakte Positionssteuerung gewährleisten. Endschalter definieren den Referenzpunkt (Homing) und sorgen so für zuverlässige und wiederholbare Bewegungen.

Firmware

FluidNC – Die Motorsteuerung des Systems

FluidNC ist eine Open-Source-Firmware für den ESP32 und übernimmt die gesamte Bewegungssteuerung der CoreXY-Plattform. Die Firmware verarbeitet die vom Laptop gesendeten G-Code-Befehle und setzt diese in präzise Bewegungen der X- und Y-Achse um.

Dabei übersetzt FluidNC die Zielkoordinaten in die erforderlichen Schrittimpulse für die beiden NEMA-17-Schrittmotoren. Über STEP- und DIR-Signale steuert die Firmware die Treiber in Echtzeit, wodurch ruckfreie und exakte Bewegungen des Magnet-Trolleys erreicht werden.

Ein weiterer Vorteil ist die integrierte Weboberfläche: Sie erlaubt die Konfiguration, Überwachung und manuelle Steuerung der Achsen direkt über WLAN. Durch seine Flexibilität, Erweiterbarkeit und geringe Kosten ist FluidNC optimal für das Ghost-Chess-Bewegungssystem geeignet.

Vision System

Bilderkennung

Das visuelle Erkennungssystem bildet die Grundlage für alle automatisierten Abläufe. Eine über dem Brett positionierte Kamera erfasst kontinuierlich die Stellung aller Spielfiguren und erkennt jede Veränderung auf dem Schachfeld. Dadurch können Bewegungen, Züge und neue Spielsituationen zuverlässig registriert werden.

Die Bilddaten werden auf dem Laptop verarbeitet, wo ein speziell entwickeltes Erkennungsmodell die Positionen der Figuren analysiert. Die Software ermittelt eindeutig, welche Figur sich auf welchem Feld befindet und erkennt auch unerwartete Änderungen wie manuell ausgeführte Züge.

Die erkannten Positionsdaten dienen anschließend der Schach-KI als Grundlage, um gültige und strategisch sinnvolle Züge zu berechnen. Gleichzeitig übermittelt der Laptop die Zielkoordinaten an den ESP32, der die CoreXY-Plattform entsprechend steuert. Damit verbindet das Bilderkennungssystem Kamera, KI und Bewegungsmechanik zu einem präzisen, vollautomatischen Gesamtsystem.

Software

Spiellogik

Die Software verwaltet den gesamten Spielzustand und stellt sicher, dass alle Zugfolgen den offiziellen Schachregeln entsprechen. Die erkannten Figurenpositionen werden kontinuierlich mit einem internen Brettmodell abgeglichen, sodass jederzeit eine präzise und aktuelle Darstellung der Spielsituation vorliegt.

Für die Berechnung der Züge kommt eine leistungsstarke Schach-Engine wie Stockfish zum Einsatz. Diese Engine zählt weltweit zu den präzisesten Analysewerkzeugen und ermöglicht strategisch optimale Entscheidungen in Echtzeit. Dadurch können auch komplexe Spielsituationen zuverlässig bewertet und passende Folgezüge bestimmt werden.

Die Software bildet damit das zentrale Steuerungselement des Systems: Sie verbindet die Daten der Bilderkennung mit der Engine-basierten Entscheidungsfindung und übermittelt die Zielkoordinaten direkt an die Bewegungsplattform, wodurch ein flüssiger und automatisierter Spielablauf entsteht.