A robotic assistant for disabled chess players in competitive games

Access to regular sport competitions is often precluded to disabled people. Chess, which has been recognized as a sport by the International Olympic Committee in 1999, is a rare exception. Nevertheless, to compete in official tournaments, people suffering of a high level of motor impairment must rely on the assistance of a person to move their pieces on the chessboard, under their indications. This can result in a reduction of the feeling of independence and self-esteem. In this work, a service robot is employed as an assistant for competitive chess players, moving pieces on a standard chessboard for competitions and adhering to the rules of the international chess federation. The robot is controlled through an intuitive graphical user interface (GUI). The GUI can be navigated with easy-to-use devices, such as a mouse, a touch pad or a commodity joystick for motion-impaired people (Ottobock calibratable Mini joystick). An effective framework for the opponent's move identification from RGB-D images is proposed and used to keep track and highlight the live game situation in the GUI. The application is implemented in ROS on a PAL Robotics TIAGo robot, a service robot with a 7 degrees-of-freedom arm, an extensible torso and a re-orientable RGB-D camera.The robustness of the application is tested reproducing 6 famous chess games several times on a standard wooden competition chessboard, making TIAGo play on behalf of the player with white or black pieces, alternatively. The application is found to be working without an operator intervention in the 93.4% of the performed moves. The proposed approach successfully opens the door to the independent competitive chess playing for motor disabled people in official tournaments.

L'accesso alle competizioni sportive è spesso precluso ad atleti con disabilità. Gli scacchi, che sono stati riconosciuti ufficialmente come sport dal Comitato Olimpico Internazionale nel 1999, sono una rara eccezione. Nonostante ciò, per competere in tornei ufficiali, le persone che soffrono di un alto grado di disabilità motoria devono affidarsi all'assistenza di una persona che muova i loro pezzi sulla scacchiera ufficiale, sulla base delle loro indicazioni. Questo può portare ad una riduzione del senso di indipendenza e, di conseguenza, dell'autostima. In questa tesi, un robot di servizio è utilizzato come un assistente per giocatori di scacchi a livello agonistico, muovendo i pezzi su una scacchiera standard da torneo e aderendo al regolamento della Federazione Internazionale di Scacchi. Il robot è comandato tramite un'intuitiva interfaccia grafica (GUI). La GUI è controllabile tramite dispositivi semplici da utilizzare quali un mouse, un touch pad o un joystick commerciale per persone con disabilità motorie (joystick calibrabile Ottobock Mini). Viene proposto un metodo efficace per l'identificazione delle mosse eseguite dall'avversario tramite l'utilizzo di immagini RGB-D, usato per tenere traccia e mostrare all'interfaccia la situazione della partita in tempo reale. L'applicazione è implementata in ROS su TIAGo, un robot di servizio con un braccio a 7 gradi di libertà, il torso estensbile e una telecamera RGB-D orientabile. La robustezza dell'applicazione è testata riproducendo 6 celebri partite di scacchi diverse volte su una scacchiera di legno standard per le competizioni ufficiali, facendo giocare TIAGo con i pezzi bianchi e neri, alternativamente. L'applicazione risulta funzionante senza il bisogno dell'intervento di un operatore nel 93.4% delle mosse eseguite. L'approccio proposto, dunque, apre le porte al mondo competitivo degli scacchi a giocatori con disabilità motoria in tornei ufficiali.