为视障人士设计的触觉国际象棋 DIY 教程

我一开始的目标是让盲人或视力有障碍的人更容易玩国际象棋。因为如果不有人在一旁把每一步都念出来，并且你能在脑海里清晰想象整个棋盘，否则真的很难参与这个游戏——它太依赖颜色了，而且棋子数量多、位置复杂，靠记忆去追踪几乎是不可能的。

所以我想到的解决办法是通过触觉来体现棋子的颜色差异，这样对视障人士更友好。我在棋子上做了触觉标记，不仅能区分颜色，还能分辨格子和棋子类型。希望这个设计能让更多人体验下棋的乐趣，也能参与到他们以前无法享受的这项活动中。

来自埃尔瑟姆学院的11年级学生

• 必需品：
• Fusion 360 软件
• 可选工具：
• 纸张、铅笔、橡皮（用于草图构思）

在开始设计之前，很有必要先做一些调研，看看市场上有没有类似的产品，从中学习经验，也找出可以改进的地方。

在网上搜索了一些专为视障者设计的国际象棋棋盘后，我分析了其中的一些解决方案，下面是我总结出的要点：

启发我的设计元素：

• 上面展示的最终设计中，在边缘加了小孔，方便收纳使用后的棋子。受此启发，我也打算在边缘加入触觉条纹，帮助用户感知自己所在的位置，并快速找到对应格子的坐标
• 很多设计通过白黑格子之间的高度差来区分
• 也有不少在黑色棋子顶部加上额外部件，用来与白色棋子区别

我想改进的地方：

• 大多数设计会在黑色棋子上加尖锐的小突起或者金属杆，虽然能区分，但我认为这种设计存在安全隐患，尤其是孩子玩耍时容易被划伤
• 为此，我会将这些凸起顶部压平，更安全一些
• 还有些设计像第二、第三幅图那样，触感上的差异太小，反而会增加辨识难度
• 所以我会同时用高度和形状来区分不同的棋子

根据这些灵感，我画了一些草图，进一步探索前面提到的设计思路，并规划如何实现。在注释中你可以看到我考虑的关键点：比如用插销固定棋子、在黑色棋子上加识别结构、不同颜色的格子尺寸不一样，以及外围清晰的边框。

为了确定棋盘的具体尺寸，我查阅了标准棋具的规格。不过我发现各地比赛要求不一，尺寸范围也有差别。截图中是我整理的关键信息。

我最后决定每个方格大小为5厘米×5厘米，整块棋盘不含外圈边框的话是40厘米×40厘米，外圈边框厚约5厘米。

基于这些数据，我可以算出各个棋子的尺寸，尤其是王的底座直径，其他棋子尺寸都会以此为基准：

1. 0.8 × 5厘米 = 4厘米：王的底座直径（约为格子尺寸的80%）
2. 2.5 × 4厘米 = 10厘米：王的高度（底座直径应为高度的40%）

其他棋子则比王要小，具体尺寸参考草图。

1. 首先，创建一个5厘米×5厘米的方格网格布局
2. 在边缘添加一圈5厘米宽的边框
3. 拉伸这个边框向上5厘米
4. 选择网格中的每隔一个的方格，拉伸它们向上2.5厘米，这些代表黑格子
5. 剩下的方格拉伸向上1.25厘米，作为白格子
6. 倒圆角外侧边缘，向内倒圆角1厘米

现在你就完成了基本棋盘的布局。

1. 在左上角边缘画两个直径为1.5厘米的圆，位置要对齐到左上角方格的中心，但要在边缘隆起部分的平面中间位置（如第一张图所示）
2. 选择矩形阵列工具，选其中一个圆，将数量设为8，并拖动对应的把手，直到这8个圆均匀分布在边缘上
3. 另一个圆也重复这个操作
4. 然后使用镜像工具，以一条包含8个圆的线为对象，棋盘中心的一条平行线为镜像轴
5. 再对另一条圆线进行同样操作，直到四边都有8个等距排列的圆，并与格子对齐
6. 点击拉伸，选择一段没有圆的平面边缘
7. 应该会选中除圆以外的所有区域，向下拉伸0.5厘米，确保操作类型为切割

这样你会在棋盘四边各留下8个高0.5厘米的小圆柱，用户可以通过触摸来确认某个格子的具体位置。

1. 在棋盘左上角第一个格子上开始一个草图
2. 画一个直径为1厘米的圆
3. 使用矩形阵列工具，数量设为8，方向也设为8
4. 拖动其中一个把手，使每个圆都正好位于每个格子的中央，另一个方向也一样操作
5. 这样每个格子中央都会有一个圆
6. 选中所有圆，向下拉伸2.5厘米，这样就会在所有格子上切出通透的圆孔，方便插入棋子

这些圆孔就是用来固定棋子的。

（骑士棋子后面再做，因为它和其他棋子略有不同）

1. 根据之前计算好的尺寸，在Y轴上新建一个草图，画一个0.8英寸×4英寸的矩形（这是半个棋子）
2. 如图所示，画出棋子的剖面图，但只画一半
3. 按自己的喜好设计——我选择了简洁风格，便于通过触觉辨别
4. 特别有用的工具是样条曲线，可以用它画出所需的弧度
5. 确保顶部留有空间，以便为黑色棋子加识别部分
6. 另外，在底部加一个0.2英寸×0.5英寸的矩形，位置如图所示
7. 确保每个棋子的高度都不一样，我的设定如下
8. 重复以上步骤，直到完成国王（4英寸）、皇后（3.5英寸）、兵（2英寸）、车（3.25英寸）和主教（3英寸），如上面第二张图所示（忽略骑士）

1. 从这些草图出发，我们接下来要做3D模型
2. 使用旋转工具，选中包括底部插销在内的所有轮廓作为轮廓，右边的边作为旋转轴
3. 旋转360度，就可以做出如图所示的棋子

1. 相比其他棋子，骑士的造型不太规则，不能简单地通过旋转得到
2. 在Y轴上新建一个草图，画一个1.2英寸×3英寸的矩形（我的草图上方空了两格，因为我原本画的是4英寸而不是3英寸）
3. 画出骑士的侧面剖面图
4. 向外拉伸0.8英寸
5. 倒圆角外侧边缘0.1英寸，参数如第三张图所示
6. 最后，在底部面新建一个草图，画一个直径0.4英寸的圆，并向下拉伸0.5英寸

1. 黑色棋子可以在白色棋子的基础上略作修改得到
2. 选中所有白色棋子，复制粘贴一份并移动到一边，腾出工作空间
3. 从上往下看，新建一个草图，在国王顶部平面上画圆（不用担心它比其他棋子高一点）
4. 在每个棋子顶部画适当直径的圆（不要太细，要能稳固放在顶部）
5. 然后，拉伸这些圆，选择双方向，向下拉伸使它们连接到棋子顶部，同时也稍微向下拉伸出一部分高度，使其突出于棋子之上但不高
6. 确保操作类型为合并，这样就能与原棋子融合在一起
7. 完成后看起来就像第二张图那样，每个棋子顶部都有一个小圆柱

现在棋子已经做好了，下一步就是把它们摆放到棋盘上

1. 调整棋盘方向，使右下角和左上角是下沉的白格子
2. 在这个方向下，黑色棋子应该摆在上方一行（如果不太清楚，可以参考上面的棋盘示意图）
3. 使用对齐操作，点击黑色兵底部插销的边作为源，再点击第二行最左边格子的插孔边作为目标（见第二张图）
4. 使用矩形阵列工具复制兵——选中已放置的那个兵，设置数量为8，拖动鼠标使它们均匀分布在格子上
5. 你会发现有一半兵浮在下沉的白格子上方，需要再次使用对齐
6. 继续用对齐将其他黑色棋子摆放到正确位置（目前还不能填满整个棋盘）
7. 使用镜像工具，选择棋盘上的棋子，镜像平面设为中间隆起格子的边缘（参考图片，选对平面才能保证棋子落在正确位置）
8. 再次使用对齐确保它们水平
9. 重复以上步骤摆放白色棋子（注意国王和皇后不在黑色棋子同一列上——参考第一张图）
10. 检查是否对齐到位，可以查看棋盘底部——插销应该是平的，而每隔一个会有轻微凸起，这是因为格子高度不同造成的（见最后一张图）

棋盘终于建好了！

这一步是可选的，但可以让CAD模型看起来更美观

1. 进入渲染标签页
2. 选择外边框实体，点击外观图标
3. 选择一种不会与其他材质冲突的材料（我选的是浅光亮竹材）
4. 同样的方式为黑色格子选择深色材质（如红木）
5. 白色格子我用了橡木质感
6. 选择所有白色棋子（皇后会放在白色格子上），选择浅色材质（我用了白玉），黑色棋子也做同样处理（我用了黑色氧化漆）

完成啦！

如果你想的话，可以在调整好棋盘视角后，点击茶壶图标生成渲染图像。

这就是我做的几张效果图。

• 到这里，你可以通过CNC加工等方式实际制作这个产品，但我建议先做个原型测试一下设计是否可行
• 最高效的方式是3D打印——你可以将Fusion360的CAD文件导出并打印
• 具体操作如下：

1. 文件
2. 3D打印
3. 选中所有实体
4. 精细度 - 高
5. 输出 - 除非你的软件更适合使用“发送到3D打印实用程序”选项，否则取消勾选
6. 保存到合适的位置

• 对于第一个原型，我会直接3D打印出来，也可以缩小比例提高效率。但如果要做正式成品，我会保持全尺寸，并分开打印，避免粘连造成问题

• 将这个文件上传到你的3D打印软件（我用的是Cura）
• 关闭支撑结构，这样你可以轻松从孔中取出棋子（如果你是直接打印在棋盘上的）
• 保存到U盘，然后导入3D打印机

• 如果你想，也可以在这一步给棋盘加点装饰（比如涂色），但因为只是原型，我就没做
• 检查一下你的3D打印棋盘，确保一切都符合预期，那就可以准备制作最终产品了

完成这个项目后，我对未来可能的改进也有一些想法：

• 建立一个系统，可以告诉用户棋子是从哪个格子移动到了哪个格子，这样就不需要对手每次报步了
• 在每个格子的插孔中加入轻触开关
• 拿起棋子会断开电路，微控制器就能知道某个棋子被拿起来了
• 放回去就表示棋子被移动到了别处
• 连接一个扬声器，用电脑合成语音播报这些动作
• 把边缘的触觉条纹换成盲文数字，这样用户可以直接读取格子编号，而不需要数圆柱来找位置

补充说明：

• 正如评论区用户“PandACT”的建议，为了照顾聋盲人群体，这个系统还可以进一步改进，比如加入盲文显示器，替代或配合语音播报功能