Studiengang
Elektrotechnik (B.Eng.)Projektbeschreibung
BeastyBalls ist ein Kugelspiel, bei dem auf einer schiefen Ebene eine Kugel durch Hindernisse umgelenkt wird. Der Ballauswurf geschieht dabei durch einen sich drehenden Turm, der bei gleichzeitiger Betätigung beider Taster den Ball ins Spiel bringt. Ziel ist es, die Kugel durch ein Tor rollen zu lassen. Der Spieler steuert dazu nach Abwurf der Kugel ein bewegbares Tor entlang der unteren Kante der schiefen Ebene. Lichtschranken erkennen den in der Auffangrinne ankommenden Ball und mit einer Spindel wird die Kugel wieder zum Auswurf transportiert. Im implementierten Zweispielermodus wechseln sich Turm-Steuerer und Tor-Steuerer rundenweise ab.
Beteiligte Personen
VeranstaltungSystems Engineering 1 (IK) LaufzeitSS 2022 Labore | |||||
Anforderungen
Anwendungsbereiche
BeastyBalls ist eine Maschine, die für den Einsatz im Fritz-Felsenstein-Haus für Körperbehinderte (FFH) konzeptioniert ist.
Zielgruppen
Zielgruppe sind die Kinder des FFH. Alle, die mindestens zwei Tasten drücken können oder einen Joystick hin und her bewegen können, soll es möglich sein, mit Hilfe eines Betreuers, die Maschine bedienen zu können.
Betriebsbedingungen
Es soll im Innenraum auf einem Tisch aufstellbarund benutzbar sein. Allein ein Anstecken der Stromversorgung, sowie des Bedientasters bzw. des Joysticks sind als Vorbereitungsschritte notwendig.
Anforderungen an die Weiterentwicklung
Probleme der ersten Entwicklung
Muss-Anforderungen
- Fristgerechte Auslieferung
- Beseitigung der gelegentlichen Klemmung beim Transport von zwei Kugeln in der Spindel
- Reparatur des Ballauswurfes. Wiederherstellung der Drehfähigkeit nach beiden Seiten.
Soll-Anforderungen
- Provisorisch wirkende Ballführung durch stabilere Lösung ersetzen
- Anschlussstellen der Bedienelemente sicherer platzieren
Kann-Anforderungen
- Änderbare Verfahrgeschwindigkeit des Tores
- Mehr aktiv einflussnehmende Elemente auf der schiefen Ebene
- Neuen BeastyBalls Schriftzug
Umsetzung
- Kugelaufzug:
Um das gelegentliche Klemmen zu vermeiden, wird der Kugelaufzug neukonstruiert. Dabei wird auf einen schrägen Spiralverlauf gesetzt. Die Kugel wird auf derUnterseite der Spirale transportiert werden und seitlich eingeworfen. - Ballauswurf:
Mit einem neuen Servomotor und der richtigen Ansteuerung wird die Beweglichkeit des Ballauswurfs auf beiden Seiten wieder hergestellt. - Software:
Die Software, die auf einem STM32 Mikrocontroller laufen wird, soll die des Vorgängers (Raspberry Pi) vollständig ersetzen. Durch kürzere Bootzeiten wird ein schnellerer Start nach dem Einschalten ermöglicht. - Ballführung:
Die Ballführung des Vorgängers vom Kugelaufzug hin zum Magazin / Ballauswurf soll durch Plexiglas Rohre ersetzt werden. Dadurch wird eine höhere Steifigkeit erreicht. Zudem können die Spieler*innen den Weg der Kugel sehen. - Anschlussbuchsen:
Durch Zurücksetzen der Buchsen ins Innere der Maschine sinkt die Unfall- und Verletzungsgefahr durch herausstehende Stecker. Die Position am unteren Ende der Maschine soll dabeigleich bleiben, so dass sie weiterhin leicht erreichbar sind.
Software
Die Softwarekomponenten in diesem System sind essenziell für ein funktionsfähiges Produkt. Mit Hilfe der Software werden die Bewegungen der Nutzer erfasst, analysiert, interpretiert und schlussendlich aus diesen Informationen ein Audiosignal generiert.
Die Software wird in zwei seperate Teile/Programme untergliedert. Einmal soll ein Programm zur Erkennung der Gestik und einmal ein Programm zur Generierung des Audiosignals entwickelt werden. Die bestehende Gestik-Software wird geprüft und entsprechend angepasst bzw. erweitert. Die Software für die Audiogenerierung wird neu entwickelt.
Folgende Bibliotheken werden benötigt:
- tensorflow lite: ein deep-learning framework, mit dem Modelle trainiert und ausgeführt werden können. In diesem Fall wird das Modell Posenet verwendet, mit dem Kopf- und Körperbewegungen über Langmarks erkannt werden können.
- fluidsynth: eine freie Bibliothek unter Linux, mit der Musik programmatisch abgespielt werden kann. Sie bietet eine hohe Flexibilität untershiedliche Soundfonts geladen werden können. Damit ist es möglich ein und dieselbe Melodie mit unterschiedlichen Instrumenten zu spielen.
- json: Diese Bibliothek wird verwendet, um unterschiedliche Konfigurationen für die fluidsynth-Bibliothek zu laden.
Verwendung
Einspielermodus
Der Spieler soll versuchen mit dem Tor den Ball aufzufangen.
- Mit Betätigen des Start Knopfes beginnt der Turm sich automatisch zu drehen
- Mit dem Betätigen beider Taster wird der Ball freigegeben
- Das Tor lässt sich mit den Tastern nach Links und Rechts verfahren
- Sobald der Ball das Spielfeld verlässt wird die Runde beendet und die Spindel fördert den Ball zurück in den Turm
- Die nächste Runde startet, sobald die Spindel aufhört sich zu drehen
Zweispielermodus
Die Spieler steuern abwechselnd den Turm und das Tor und versuchen den Ball am Tor vorbei zu spielen, bzw mit dem Tor aufzufangen.
- Mit Betätigen des Start Knopfes beginnt die Runde
- Der Turm lässt sich mit den jeweiligen Tastern nach links und rechts drehen
- Das Betätigen beider Taster lässt den Ball frei
- Das Tor lässt sich mit den jeweiligen Tastern nach links und rechts drehen
- Sobald der Ball das Spielfeld verlässt wird die Runde beendet und die Spindel fördert den Ball zurück in den Turm
- Die nächste Runde startet, sobald die Spindel aufhört sich zu drehen, dabei werden die Eingaben von Turm und Tor nun automatisch vertauscht
Wechseln des Spielmodus
- Umschalten des Wahlschalters von Spieler 1 zu Spieler 2 oder umgekehrt
- Drücken des Reset Tasters
- Neues Spiel startet mit Betätigung des Start Tasters