Pentomino Puzzle

Autor:	Timo Roch
Betreuer:	Prof. Schneider oder Prof. Göbel oder Marc Ebmeyer

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Einleitung

Das mechatronische Pentomino Puzzle stellt eine Weiterentwicklung des klassischen geometrischen Rätsels dar. Durch den Einsatz von Magneten, Hall-Sensoren und einem Arduino-Mikrocontroller wird das traditionelle Spiel in ein elektronisches Puzzle für einen Escape Game verwandelt. Diese Zusammenführung von Mechanik und Elektronik schafft eine einzigartige Spielerfahrung, die sowohl die räumliche Vorstellungskraft als auch das logische Denken der Teilnehmer herausfordert.

Wird das Puzzle richtig gelöst wird ein vierstelliger Zahlencode ausgegeben, um das nächste Escape Game spielen zu können.

Escape Rooms sind teambasierte Spiele, bei denen Spieler Rätsel lösen, Experimente durchführen und Aufgaben erfüllen. Das Interesse am Bau von Escape Rooms ist in den letzten Jahren gestiegen [2]. Im Jahr 2021 forderten C. Lathwesen et al.: Dennoch konnten wir einige Lücken in der Forschung und Entwicklung zu diesem Thema feststellen. Zunächst einmal besteht vor allem in den Fächern Physik und Biologie noch Bedarf an neuen Vorschlägen. [3] Um diese Lücke zu schließen, wird an der HSHL ein Escape game für Studierenden, Schülerrrinnen und Schüler entwickelt. Das Praktikum im WS 2024 soll hierzu erste Ansätze liefern.

Anforderungen

Anforderungen an das Escape Game:

• Jedes Rätsel muss von der Größe her in einen Schuhkarton passen, damit es zu einem Escape-Mobil kombiniert werden kann.
• Jedes Rätselfach wird über ein Schloss mit Schlüssel oder Zahlen geöffnet.
• Ende jedes Rätsels ist ein Schlüssel, 3-4 stellige Zahlenkombination oder Umsetzungstabelle (z. B. Farben/Noten/... in Zahlen).
• Ausnahme können kombinierte Rätsel bieten. Zwei Teams überlegen sich eine abweichende Schnittstelle.
• Für dese Rätsel muss ein Schwierigkeitscode angegeben werden (Einsteiger, Fortgeschrittene, Profi). Das Einsteiger Level ist für Rätsel-Freunde, die noch keine oder wenige Erfahrungen mit Escape-SpieleEscape-Spiele haben. Das Level Fortgeschrittene wird für Rätsel-Fans empfohlen, die schon mehrere Escape Spiele gespielt haben und das Level Profis geht an die Rätsel-Meister.
• Jedes Rätsel sollte in ca. 5 Minuten lösbar sein.
• Stellen Sie für jedes Rätsel für die Spielleiter*in Tipps und Musterlösung bereit.
• Zur Lösung der Haupträtsel darf, sofern der Bedarf bestehen sollte, in den entsprechend bereit gestellten Fachbüchern nachgelesen werden. Eine Internetrecherche (durch Handys, Tablets, Laptops) ist nicht erlaubt, das heißt digidetox = digital detoxification (digitale Entgiftung) spielt daher auch eine Rolle.

Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf

Der funktionale Systementwurf sieht ein Spielbrett vor, in das Hall-Sensoren eingebettet sind. Die Pentomino-Teile werden mit Magneten ausgestattet, deren Position für jedes Teil einzigartig ist. Ein Arduino Uno verarbeitet die Signale der Sensoren und steuert das System zur Ausgabe des vierstelligen Codes.

Technischer Aufbau:

• Spielbrett mit integrierten Hall-Sensoren
• Pentomino-Teile mit eingebetteten Magneten
• Arduino Uno R3-Mikrocontroller zur Signalverarbeitung
• Mechanische Ausgabe des vierstelligen Codes
• Stromversorgung über Batterie

Tabelle 1: Materialliste

Nr.	Anz.	Beschreibung
1	6-12	Pentomino-Teile: 3D-gedruckt mit eingelassenen Magneten
2	6	Hall-Sensoren: TLE 4905L Hallsensor, digital, uni-/bipolar, 3,8 - 24 V
3	1	Gehäuse 3D-Druck
4	1	Mikrocontroller: Arduino Uno R3
5	?	Verbindungskabel
6	?	Stromversorgung: 9V-Batterie
7	1	Taster
8	1	Servo-Motor: JAMARA 033212 Servo High End Micro Analog

Literatur

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