IV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
УМНЫЙ ДОМ НАЧИНАЕТСЯ С ГРАНАТЫ
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Посмотрите художественные фильмы 50-70 годов прошлого века. Во что играли мальчишки во всех дворах? Каждый ребёнок (честно говоря, не только мальчики) имел дома целый «арсенал» огнестрельного оружия. Игра в «войнушку» захватывала целые дворы, а то и кварталы. Дети делились на команды, выстраивали свою оборонную и наступательную тактику. Несколько поколений детворы представляли себя отважными разведчиками, освободителями и просто храбрыми воинами (иногда индейцами или дикарями). Но вот изменилось телевидение, отцы – воины Великой войны стали дедами, и внуки уже с меньшим вниманием слушали их рассказы. Появились новые игры и игрушки – виртуальные, и как-то постепенно стали исчезать из дворов шумные ребячьи ватаги.
Наступила эпоха компьютерных игр. В них стали играть все, начиная от офисных работников раскладывающих пасьянсы втайне от начальства и заканчивая пенсионерами, которые проводящими время за выращиванием виртуальных питомцев или собирая разноцветные шарики в социальных сетях. Такие игры помогают расслабиться и забыть о проблемах, но иногда, сильно увлекшись, человек забывает о других более важных делах, потому что ему очень нужно побить чей-то рекорд или перейти на новый уровень какой-нибудь стрелялки.
Однако, если подойти к вопросу компьютерных игр более внимательно, то станет ясно, что именно они стали толчком, приведшим к быстрому развитию цифровой техники и интернета.
Ну, а в 90-х появляются первые игры 3-D, опять же стрелялки и бродилки, в которые целыми днями некоторые молодые люди готовы играть дома, на работе, в школе или всю ночь сидя в компьютерном зале. Погружение в яркий неизведанный виртуальный мир для некоторых стал жизненно необходим. Медики, психологи стали волноваться, что появилась компьютерная зависимость, которая страшнее наркомании. Отчасти это так, но нужно помнить, что игра реальную жизнь никогда не заменит, какой бы красочной и реалистичной не была графика.
Такова уж природа человека. Всё развивается по спирали. Уйдя от дворовых игр-«массовок» в индивидуальные бродилки-стрелялки, по прошествии времени захотелось вернуться обратно. Так возник лазертаг. Что такое Лазертаг? Вот, что читаем на сайте lazerstar.club: «Если очень коротко, то это любимая детворой игра - «войнушка», но на современный лад. Играющему сегодня не надо озвучивать выстрелы своего деревянного оружия и кричать через весь двор: «Ленька, ты «убит!». А потом долго спорить, кто первым «выстрелил». Все это сейчас делает электронная система лазертаг, в которую обычно входит набор индивидуальных игровых комплектов и управляющий компьютер».
Как известно: чем больше разнообразие вооружения, тем интересней игра.
Гипотеза: в домашних условиях, опираясь на доступную материально-техническую базу, школьные знания и интернет, можно создать «новый вид вооружений» для использования в игре «Лазертаг».
Данная проектная работа посвящена разработке новых видов вооружения для лазертага.
Цель работы:
Создание действующего устройства – «гранаты» для расширения арсенала «вооружения» игры лазертаг..
Задачи:
Изучить протокол взаимодействия оружия и мишени;
Научиться программировать микроконтроллер Arduino
Научиться генерировать команды «понятные» мишени;
Приобрести опыт разработки конструкции «гранаты», обоснованного выбора материалов и ограничений их применимости, включая методы обработки;
Собрать действующее устройство для игры в лазертаг с функцией гранаты;
Рассмотреть возможность дальнейшего использования поученных данных.
Актуальность работы. Лазертаг получает всё большее распространение. Он является хорошей альтернативной «застольным» компьютерным играм. Оснащая игру новым оборудованием, мы расширяем тактические и стратегические возможности участников, что будет способствовать её популяризации. Кроме того, необычайно широк круг «мирного» использования полученных знаний.
Новизна работы заключается в том, что автору удалось изучить и использовать протокол обмена данными между электронными устройствами, входящими в комплект игры лазертаг применительно к новому виду оружия – гранате. Используя полученные знания и умения, можно контролировать и отдавать команды роботизированным участкам производства, управлять бытовыми приборами и оборудованием, таким, как: сигнализация, освещение, водоснабжение, климат-контроль помещений и т. д.
-
Основная часть
Что такое лазертаг.
Лазертаг (от англ. laser — лазер, и tag — метка)— высокотехнологичная игра, происходящая в реальном времени и пространстве. Суть игры состоит в поражении игроков-противников безопасными лазерными выстрелами из бластера-автомата. Собственно «поражение» игрока происходит путём регистрации луча бластера-автомата специальными датчиками оппонента (сенсорами), закрепленными на одежде игрока или на специальном жилете (повязке).
Попадание засчитывается, когда луч из оружия соперника попадает на сенсоры, закреплённые на одежде или амуниции игрока.
История коммерческой идеи эксплуатации лазертага началась в 1977 году. Тогда американец Джордж Картер III , посмотрев фильм «Звёздные войны», придумал игру «Photon». Именно его идея легла в основу всех нынешних коммерческих Лазертагов как в плане стиля проведения, так и в плане концепции игры.
В современном понимании лазертаг – это командная игра, основанная на использовании военной тактики и стратегии. В настоящее время данная игра активно замещает собой ранее широко известные, например, такие как пейнтбол, страйкбол и пр. поскольку менее требовательна к амуниции (никаких очков и масок, никакой краски) и более совершенна в плане имитации выстрела. В игре могут участвовать несколько десятков человек одновременно. .
Игровое оборудование лазертага получило развитие в двух направлениях. Это вне аренные системы, для игры на открытой местности, максимально приближенной по характеристикам к «боевым» условиям. Многие армии мира имеют для тренировок похожие системы. И аренное оборудование, используемое в сфере развлечений. Именно такая система используется в военно-спортивном клубе «Лаборатория Б». Важным свойством оборудования лазертаг является отсутствие болевых ощущений при поражении, в отличие, например, от пейнтбола или страйкбола. Игрок не чувствует попадание, за него «чувствуют» жилет и бластер, который он использует.
Снежинский клуб лазертаг имеет два полигона: один в посёлке Сокол, другой – базируется в здании недостроенного музея в черте города. Они уже стали излюбленными местами проведения досуга молодёжи, детей и их родителей.
Идея создания нового оружия возникла после посещения с классом игры в 2016 году.
Обоснование выбора:
Граната - оружие небольшого размера, а соответственно не слишком затратна в изготовлении, удобна при использовании (игрок может иметь при себе сразу несколько штук);
В отличие от бластера-автомата, которому для поражения цели нужно находиться в прямой видимости, гранату можно кинуть из-за угла, что может создать эффект неожиданности и сделает игру более интересной.
Принцип работы гранаты.
Для создания разработанного устройства прежде всего нужно знать принцип работы автомата-бластера в целом. Как известно выстрел из автомата в лазертаге - это инфракрасное излучение с определённой частотой и длиной волны. Для того, чтобы посылать такие сигналы, было решено взять за основу микроконтроллер Arduino nano.
Мы хотели сделать однозарядную гранату, чтобы её не перекидывали игроки соперничающих команд друг в друга. Для этого использовали кнопку с ключом. Ключ находится у организатора игры.
Само устройство состоит из контроллера Arduino Uno, батареек для питания, инфракрасных светодиодов и динамика. Все части перечисленные ранее находятся под оболочкой из трубы. (см.приложение 1)
Созданный образец является многоразовым устройством. Алгоритм использования: заряжание перед началом раунда игры → режим ожидания применения → подготовка к броску(выдёргивание чеки) → пауза перед взрывом(бросок) → взрыв → режим поиска гранты после применения. На основе этого алгоритма создали программу, имитирующую «поведение» «гранаты»
-
-
-
Процесс создания устройства
-
1. Подбора элементной базы. В качестве «мозга» – электронной начинки – гранаты, отвечающего за генерацию сигналов «взрыва», выбран программируемый микроконтроллер Arduino Nano. Во-первых, на этом устройстве можно организовать логику поведения «гранаты»; во-вторых данный микроконтроллер отличается малыми габаритами 18х44мм; в-третьих такой контроллер достаточно легко программируется (в интернете много документации и уроков); в-четвёртых, у меня был в наличии этот контроллер и ввиду малой его стоимости (меньше 200руб) можно будет купить ещё, если понадобится.
2. Непосредственное изготовление.
Корпус гранаты решено было сделать из пластикового переходника для соединения сантехнических труб. Выбор обусловлен подходящими размерами, простотой обработки и малой ценой.
Для рукояти гранаты хорошо подошёл корпус от большого медицинского шприца, в который удобно помещается блок питания и кнопка-выключатель (чека).
В корпусе гранаты просверлили 6 отверстий, куда вставили инфракрасные светодиоды. Они обеспечивают взрыв по-лазертаговски: излучают в инфракрасном диапазоне нужную последовательность импульсов. Эта последовательность воспринимается датчиками на игроке как попадание.
Внутрь гранаты поместили контроллер, динамик, кнопку включения и сигнальную лампочку, соединённых в единую схему.
Для удобства монтажа корпус гранаты был распилен вдоль и, после сборки, скреплён металлическим хомутом.
-
-
-
Программа
-
Логика работы устройства в режиме гранаты.
Заряжание перед началом раунда игры(включение)
Режим ожидания применения
Подготовка к броску(выдёргивание чеки)
Пауза перед взрывом(бросок)
Взрыв
Режим поиска гранты после применения.
#include
IRsend irsend;
decode_results results;
unsigned int raw[50]= {2400,600,1200,600,600,600,600,600,600,600, 600,600,600,600,1200, 600,1200,600,600,600,600,600,600,600,600,600,1200,600,600,600,1200,600,1200,600,1200,600,1200,600,1200,600,600,600,1200,600,600,600,600,600,600};
//Это последовательность длительностей импульсов, воспринимаемых мишенью.
int statusCheka=0; // Указание на то, что чека не отжата
int lamp=5; // Номер вывода(пина), к которому подсоединен светодиод-индикатор.
int beeper=4; // Номер вывода(пина) на контроллере, к которому подсоединен динамик
int cheka=6; // Номер вывода(пина) на контроллере, к которому подсоединена кнопка (чека)
void setup() { // Начальная установка переменных и устройств.
pinMode(3, OUTPUT);
pinMode(beeper, OUTPUT); //динамик
pinMode(lamp, OUTPUT); //лампочка
pinMode(cheka, INPUT); //кнопка (чека)
irsend.enableIROut(38);
statusCheka=digitalRead(6);
}
void loop() {
digitalWrite(lamp,HIGH);
while(LOW==digitalRead(cheka)){ //пока не отпущена чека крутимся в этом цикле
delay(100); // Задержка 0.1 сек для уменьшения нагрузки на процессор
}
for(int i=0;i