Escape Game: JoyCode
| Autoren: | Jens Potthoff Lauraine Tsamo-Tazanou |
| Betreuer: | Prof. Schneider oder Prof. Göbel oder Marc Ebmeyer |
Einleitung
Im Rahmen des Fachpraktikums im Modul Angewandte Mechatronik des Studiengangs Business and Systems Engineering werden Rätsel entwickelt, die in etwa fünf Minuten lösbar sind und in ein übergeordnetes Escape-Game integriert werden. Das Projekt „JoyCode“ ist ein solches Escape-Rätsel, das über zwei Joysticks gesteuert wird. Ziel ist es, beide Joysticks in zufällig generierte Zielpositionen zu bewegen, wobei jeder Joystick eine eigene Zielposition hat. Neben den Joysticks befindet sich eine LED-Statusanzeige, die den Abstand zur jeweiligen Zielposition in Echtzeit visualisiert. In drei aufeinanderfolgenden Runden müssen die Joysticks korrekt positioniert und die jeweilige Zielstellung für drei Sekunden gehalten werden. Nach jeder erfolgreich abgeschlossenen Runde wird eine Ziffer auf dem LC-Display freigeschaltet. Nach drei Runden ergibt sich so ein vollständiger Zahlencode, der für den Zugang zum nächsten Rätsel benötigt wird. Die Rückmeldung erfolgt über RGB-LEDs: Rot signalisiert eine große Abweichung, Gelb zeigt Annäherung, Grün steht für fast korrekt, und blinkendes Grün markiert die exakte Zielposition, die dann für drei Sekunden gehalten werden muss. Das Rätsel besteht aus den Joysticks, den RGB-LEDs zur visuellen Rückmeldung, dem LC-Display zur Anzeige der freigeschalteten Ziffern sowie den drei aufeinanderfolgenden Runden, deren erfolgreiche Bewältigung den Zahlencode freischaltet. Für die Umsetzung des Projekts werden mechatronische Kenntnisse praktisch angewendet, insbesondere im Bereich Sensorik, Softwareintegration und Systemsteuerung. Das Projekt erfordert zudem die Verknüpfung der Hardware- und Softwarekomponenten sowie die Umsetzung von Echtzeit-Rückmeldungen über die LEDs. Dabei wird die Fähigkeit gefördert, von einer Idee über die Planung und Konzeption ein funktionierendes Hardware-/Software-System zu entwickeln, das praktisch innerhalb des übergeordneten Escape-Game genutzt werden kann. Das Lernziel besteht darin, die Planung, Programmierung und Steuerung mechatronischer Systeme zu erlernen, die Zusammenhänge zwischen Hardware und Software zu verstehen und Problemlösungs- sowie Teamfähigkeiten zu fördern. Der Schwierigkeitsgrad des Rätsels wird als Fortgeschrittene eingestuft. Er hängt unter anderem davon ab, ob Hilfestellungen wie Startinformationen auf dem Display bereitgestellt werden oder ob der Lösungsansatz eigenständig gefunden werden muss. Ein weiterer Einflussfaktor ist die Genauigkeit bzw. der Toleranzfaktor, mit der die Zielpositionen erreicht werden müssen.
Anforderungen
| ID | Inhalt | Prio | Ersteller | Datum | Geprüft von | Datum |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Es werden gleichzeitig zwei Joysticks bedient. | 02.10.2025 | ||||
| 2 | LED-Statusanzeige zeigt direkt den Abstand jedes Joysticks zur jeweiligen Zielposition. | 02.10.2025 | ||||
| 3 | Beide Joysticks müssen gleichzeitig für 3 Sekunden an der Zielposition gehalten werden, um eine Ziffer freizuschalten. | 02.10.2025 | ||||
| 4 | Drei aufeinanderfolgende Durchgänge, jeder gibt eine PIN-Ziffer frei. | 02.10.2025 | ||||
| 5 | RGB-LEDs zeigen Abstand zur Zielposition: Rot/Gelb/Grün. | 02.10.2025 | ||||
| 6 | Drei aufeinanderfolgende Durchgänge, jeder gibt eine PIN-Ziffer frei. | 02.10.2025 | ||||
| 7 | LC-Display zeigt die freigeschalteten Ziffern und Starthinweise. | 02.10.2025 | ||||
| 8 | Start-Button zur Rätselinitialisierung. | 02.10.2025 | ||||
| 9 | Reset-Button zum Rücksetzen des Rätsel. | 02.10.2025 | ||||
| 10 | Lösung-Button zur Anzeige der Zahlen für das nächste Rätsel bei Misserfolg. | 02.10.2025 | ||||
| 11 | Zufällige Zielpositionen für jeden Durchgang. | 02.10.2025 | ||||
| 12 | Toleranzbereiche der Joystick-Positionen so eingestellt, um die Bedienbarkeit zu gewährleisten. | 02.10.2025 | ||||
| 13 | Gehäuse aus 3D-Druck, kompakt und stabil für Schutz der Elektronik. | 02.10.2025 | ||||
| 14 | Maximale Größe eines Schuhkartons. | 02.10.2025 | ||||
| 15 | Gesamtzeit auf 5 Minuten begrenzt. | 02.10.2025 | ||||
| 16 | Zufällige Zielpositionen für jeden Durchgang. | 02.10.2025 | ||||
| 17 | Kein Zugriff auf digitale Geräte während des Rätsels nötig. | 02.10.2025 |
Funktionaler Systementwurf
Technischer Systementwurf
Für das Projekt zeigt die folgende Abbildung den technischen Systementwurf. In diesem sind alle elektronischen Bauteile des sowie deren Verdrahtung mit dem Arduino dargestellt.
Abb. 01: Technischer Systementwurf
Komponentenspezifikation
Materialliste
| Nr. | Anz. | Beschreibung | Link | Preis pro Stück | Bemerkung |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 | Arduino Uno R3 | Arduino Uno R3 | 13,90 | |
| 2 | 2 | KY-023 - Joystick Modul | Joystick Modul | 1,29 | |
| 3 | 2 | Iduino SE010 RGB LED-Modul | RGB LED | 2,49 | |
| 4 | 1 | Joy-it SBC-LCD16x2 Display-Modul | LC-Display | 9,88 | |
| 5 | 3 | Taster | Taster | 1,65 | |
| 6 | 1 | 9V Netzteil | Netzteil | 3,90 | |
| 7 | 6 | Widerstände 220 Ω |
Umsetzung (HW/SW)
Komponententest
Ergebnis
Zusammenfassung
Lessons Learned
Projektunterlagen
Projektplan
Projektdurchführung
YouTube Video
Weblinks
Literatur
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