AT503601A1

AT503601A1 - Geschicklichkeitsspiel

Info

Publication number: AT503601A1
Application number: AT0900204A
Authority: AT
Original assignee: Bachmann Talis
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2004-02-12
Publication date: 2007-11-15
Also published as: WO2004071596A1; WO2004071596A8; EE00412U1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft den Bereich der Spiele, genauer das Gebiet der Geschicklichkeitsspiele, und es wird als Unterhaltungsspiel, zur Entwicklung der Geschicklichkeit von Händen, als Entspannungs- und Stressreduzierungsmittel und zur Behandlung von Berufskrankheiten von mit Computern arbeitenden Personen und anderen Personen angewandt, deren Arbeitstyp eine geringe körperliche Bewegung während der Arbeitszeit mit sich bringt.

STAND DER TECHNIK

In dem Bereich der Geschicklichkeitsspiele ist die Patentanmeldung Nr. WO 00/67856, A BALL GAME PLATE AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE, veröffentlicht am 20.11.2000, Erfinder Mats Erland-son und Bengt Erlandson bekannt. Eine Platte mit einer bogenförmigen Furche, welche die Platte gerade durchläuft und deren Richtung quer zu einer vom Spieler zur Platte gezogenen gedachten Achse ist, wird auf dem Niveau der Füße des Spielers angeordnet. Der Spieler wirft einen Ball, wobei er auf die Furche zielt, und versucht den Ball, wenn er zurückspringt, zu fangen. Dies geschieht nur dann, wenn der Ball den am weitesten weg liegenden Bereich der bogenförmigen Furche getroffen hat.

In der Regel ist es das Ziel von mit einem Ball zu spielenden Geschicklichkeitsspielen, die Genauigkeit des Ballwerfens zu üben und auch Freude an einem gemeinsamen Spiel zu gewährleisten.

In dem vom Gebrauchsmuster-Zertifikat Nr. EE 00300 Ul, Prioritätsdatum 26.06.2001, Erfinder Talis Bachmann, geschützten Geschicklichkeitsspiel muss ein Spieler einen Ball möglichst nahe an eine von einer Decke hängende Referenzfläche werfen, ohne die Fläche zu treffen. Das Geschicklichkeitsspiel besteht aus einem Ball mit einem Sensor, einer Referenzfläche, einem Messmodul, einem Ergebnisse speichernden Modul, einem Anzeigemodul zur Ermittlung des Abstandes (D) zwischen dem höchsten Punkt der Flugbahn des Balles und der Referenzfläche und einem Computer.

Ein gemäß dem in diesem Dokument dargelegten Fließdiagramm »·· ···· · - 2 • · • · • · • · hergestellter gebauter Prototyp sieht eine Messgenauigkeit von nicht mehr als zwei Millimetern vor. Die Anliegen bei der Verbesserung des Prototyps waren die Erhöhung der Messgenauigkeit und eine hörbare Sprachwiedergabe der Ergebnisse durch den Computer.

Die Ziele des in der vorliegenden Beschreibung der Erfindung dargelegten Geschicklichkeitsspiels sind: 1) die Erhöhung der Messgenauigkeit und der Attraktivität der Wiedergabe von Ergebnissen, 2) das Hinzufügen der Möglichkeit, verschiedene Messmethoden zu verwenden, 3) Universalität, die Möglichkeit, einzeln, mit der linken oder rechten Hand zu spielen, in einem Team zu spielen, wobei das Spielergebnis vom Computer in Form einer menschlichen Stimme präsentiert werden sollte.

WESEN DER ERFINDUNG

Das Wesen des vorliegenden Geschicklichkeitsspieles beim Hochwerfen des Balles in Richtung der Referenzfläche ist nicht das Treffen der Referenzfläche, sondern das Nichttreffen der Fläche, wobei man der Fläche so nahe wie möglich kommen soll und der mindestmögliche Abstand zwischen dem Ball und der Referenzfläche bestimmt wird. In dieser Erfindung werden die Elemente zur Messung des Abstandes zwischen dem Ball und der Referenzfläche und ein um diese herum aufgebauter Prototyp eines Geschicklichkeitsspieles beschrieben.

Das beschriebene Geschicklichkeitsspiel ist ein gutes Mittel zur Verbesserung der Selbstkontrolle zur Lösung der von Situationen mit Risikoelementen im Rahmen eines umsichtigen Vorgehens .

Das Ergebnis jeden Wurfes wird auf dem Anzeige- und Kommunikationsmodul (Computer, Mobiltelefon, Personal Digital Assistant-Computer, Bildschirm an der Wand) angezeigt und über im Messsystem vorhandene Lautsprecher auch mit einer gesprochenen Nachricht synchronisiert.

Das vorliegende Messsystem enthält mindestens drei Möglichkeiten zum Anschluss seiner Komponenten, je nach den tatsächlichen Möglichkeiten und dem Spielort. ···· ···· ·

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird durch die Zeichnungen Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3 erläutert. Ein Plan, der das Wesen und die Hauptkomponenten des Geschicklichkeitsspiels veranschaulicht, ist in Fig. 1 gegeben.

In den Figuren Fig. 2 und Fig. 3 sind unterschiedliche Möglichkeiten zur Verbindung der Komponenten mit dem Messsystem dargelegt.

In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild des Messsystems des Geschicklichkeitsspiels unter Verwendung einer Lichtquelle und einer Referenzfläche gezeigt.

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild des Messsystems des Geschicklichkeitsspiels, das zwei Lichtquellen enthält, die in einem Abstand von 0,1 bis 5 cm übereinander angeordnet sind, und das keine Referenzfläche enthält.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

In Fig. 1 sind wesentliche Komponenten, wie ein Ball 1, eine Referenzfläche 3 und eine Messfläche 2, gezeigt. Der Mindestabstand D zwischen der Referenzfläche und dem Ball wird als Differenz t von zwei aufeinander folgenden Ball-Durchquerungen der Messfläche 2 (beim Aufwärtsfliegen und Abwärtsfliegen) wie folgt berechnet: D = h - d/2 - gt2/8 + f(h, d, m, t), worin h = der Abstand zwischen der Referenzfläche 3 und der Messfläche 2; d = der Balldurchmesser; g = die Beschleunigung im freien Fall; t = die Flugzeit des Balls oberhalb der Messfläche 2; m = die Masse des Balls; f(h, d, m, t) = ein Korrekturkoeffizient ist, der die Wirkung des Luftwiderstandes berücksichtigt.

Wenn der Ball schwer genug ist (m größer als 50 g), klein genug ist (d kleiner als 10 cm), der Abstand zwischen der Referenzfläche 3 und der Messfläche 2 nicht sehr groß ist (h kleiner ···· ···· ·

als 1 m) und keine Höchstgenauigkeit notwendig ist, könnte der Korrekturkoeffizient als gleich Null angesehen werden.

Vorausgesetzt, dass ein genügend kleiner und schwerer Ball benutzt wird, dann hängt die Messgenauigkeit hauptsächlich von der Präzision der mechanischen Komponenten des Herstellungssystems und von der Präzision der Zeitmessung ab. Eine Zeitmessung mit einer Genauigkeit von 1 ms (die in der modernen Elektronik leicht erreichbar ist) in der Nähe der Messfläche sieht eine Gesamt-Auflösung von 0,1 bis zu 1,5 mm vor. Eine Abnahme der Auflösung weiter weg vom Referenz-Kreis passt gut zur Ideologie des Spiels, da ein schwächerer Wurf tatsächlich notwendigerweise weniger Punkte ergibt. Das beschriebene Messsystem hat Vorteile, wie eine relative Einfachheit und die Tatsache, dass die Ergebnisse von der Form der Flugbahn des Balls unabhängig sind. Die vertikale Bewegungskomponente für einen in einem bestimmten Winkel in Bezug auf die Referenzfläche geworfenen Ball wird nämlich nur durch die Schwerkraft der Erde bestimmt, und daher ist die Zeit zwischen zwei erfolgreichen Durchquerungen der Messfläche unabhängig vom Wurfwinkel des Balls (hier natürlich ohne den Luftwiderstand berechnet).

Eine andere Möglichkeit zur Ermittlung des Mindestabstands zwischen dem Ball und der Referenzfläche ist das Messen der Ballgeschwindigkeit beim Durchqueren der Messfläche bzw. Messebene 2. Der Mindestabstand würde wie folgt ermittelt: D = h - d/2 - v2/2g + f(h, d, m, t), worin v = die vertikale Komponente der Fluggeschwindigkeit des

Balls beim Durchqueren der Messfläche ist.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild des Messsystems. Zum Bestimmen des Durchquerens der Messfläche überwacht das System die Kontinuität eines optischen Strahls, der durch einen sich durch die Messfläche bewegenden Ball unterbrochen werden würde. Diese Methode ermöglicht die Verwendung verschiedener Arten von Bällen und ergibt eine zufriedenstellende zeitlichj^Auflösung. Aus einer Lichtquelle 4 fallen Strahlen 12 auf optische Sensoren 5, die nahe genug aneinander positioniert sind, um ein unbemerktes Fliegen des Balls durch die Messfläche zu verhindern. Eine gewöhnliche Glühbirne oder (eine) Licht emittierende Diode(n) sind gute Beispiele für Lichtquellen, die für das System geeignet sind. Als Lichtsensoren 5 könnten (in einer logischen ODER-Schaltung verknüpfte) Fotodioden, Fototransistoren oder Fotowiderstände verwendet werden. Auch ein langer kontinuierlicher Fotosensor, wie ein spezieller Fotowiderstand, könnte implementiert sein. Verschiedene Einstellungen optischer Strahlen sind möglich: eine Lichtquelle, die einen auf die optischen Sensoren gerichteten fächerförmigen Strahl abgibt, optische Paare bildende Lichtquellen und entsprechende Sensoren, usw. Zur Reduzierung der Anzahl der benötigten Lichtquellen und/oder Sensoren könnten Spiegelungen verwendet werden. Wenn man als Lichtquelle Laser benutzt und spezielle Reflektoren entlang der Messfläche positioniert sind, braucht man nur eine Lichtquelle und einen optischen Sensor. Ein Ball, der durch die Messfläche fliegt, unterbricht einen der zahlreichen Strahlen. Ein Sensor wandelt dieses Ereignis in einen elektrischen Impuls um, der durch einen Verstärker 6 verstärkt wird und zum Controller 11 geschickt wird, welcher seinerseits unter Verwendung eines Timers 10 die Zeit dieses Ereignisses speichert. Gleichzeitig wird ein Berührungssensor 7 abgefragt, um sicher zu gehen, dass der Ball nicht die Referenzfläche 3 berührt hat. Die Referenzfläche ist eine unbiegsame steife Platte (aus Holz, Kunststoff oder ähnlichem Material). Ein Ball, der die Platte trifft, bewirkt, dass sie schwingt, und der mechanisch mit der Fläche verbundene Berührungssensor (Mikrophon, piezoelektronischer Sensor usw.) wandelt Schwingungen in elektrische Signale um. Das Berührungssignal wird durch einen Verstärker 8 verstärkt. Ein selektiver Verstärker oder eine digitale Signalverarbeitung könnten die Aufnahme von unerwünschtem Rauschen minimieren. Ein Komparator 9 selektiert ein Signal mit einer ausreichenden Amplitude und informiert den Controller über das Ereignis.

Die Zeit für das zweite Durchqueren der Messfläche durch den Ball (beim Herunterfallen) wird analog zur vorherstehenden Beschreibung durch den Controller gespeichert. Der Unterschied zwischen diesen beiden Zeiten wird berechnet und (zusammen mit der Information über das Vorhandensein oder Fehlen des Berührungssignals) in digitaler Form vom Controller über einen doppelseitigen Kommunikationskanal (Kabel, optischer Kanal, Funkverbindung usw.) zu einer Anzeige- und Kommunikationseinrichtung 13 geschickt, welche ein Computer, ein PDA (Personal - 6 • · ·· ········ · • · · · · · • · · ··· · · · • ··· · ····· • · · · · · ·· ··· ·· ·

Digital Assistant), ein Mobiltelefon oder ein einfacher Bildschirm mit einer Basis-Tastatur sein kann. Im Prototyp wird ein PC verwendet, der ein Spezialprogramm abarbeitet, den Benutzern die Eingabe der Spiel-Einstellung ermöglicht, mit dem Controller 11 kommuniziert, Ergebnisse berechnet und auch als graphische Benutzer-Schnittstelle (Graphical User Interface, GUI) fungiert. Alle nötigen Daten, wie Name des Spielers, Spielniveau (Oben, Normal- oder Hochrisiko-Form, wo im Fall eines Auftreffens des Balls auf der Referenzfläche die gesamten, bisher angesammelten Punkte annulliert werden), das Ergebnis des letzten Wurfes in Punkten, die gemessene Distanz in Zentimetern, die Anzahl der übrigen Versuche sowie die Gesamtpunktesumme werden angezeigt. Die Ergebnisse der Wurfreihe werden in der sogenannten Hall of Farne gespeichert. Die Ergebnisse jedes Wurfs werden vom Computerprogramm auch laut (in Form einer Stimme) über Lautsprecher 14 ausgelesen. Das macht das Spielen bequemer, da es nicht erforderlich ist, nach einem Wurf auf den Bildschirm zu sehen. Das beschriebene Geschicklichkeitsspiel hat einen Vorteil im Vergleich zu anderen Computerspielen: es befreit den Spieler von der Notwendigkeit, die Computer-Anzeige ständig zu überwachen, und gibt ihm die Möglichkeit für Leibesübungen (sich zu bewegen, einen Ball zu werfen); man braucht nur kurz auf den Monitor zu schauen, wenn man Anfangsdaten eingibt und Ergebnisse vergleicht (wenn das Spiel zu Ende ist). Das Messsystem wird von Batterien oder von einem Netzgerät gespeist. Das Spiel könnte auch im Freien gespielt werden, wenn zweckmäßig reflektiertes Sonnenlicht als Lichtquelle verwendet wird (die am meisten Strom brauchende System-Komponente). Die Ergebnisse beim Spielen in einer Höhe von einem Kilometer oder von drei Kilometern Seehöhe waren nur wenig unterschiedlich.

BEISPIELE

Beispiel 1

Man könnte die Referenzfläche ausschließen, um die Spiel-Einstellung zu vereinfachen (Weglassung der Elemente 7, 8, 9 in Fig. 2). Die Decke des Spielplatzes könnte in diesem Fall als Referenzfläche verwendet werden. Wie bei der vollständigen Version wird die maximale Punktezahl gegeben, wenn der Ball so nahe wie möglich zur Decke geworfen wird. Selbst eine geringfügige - 7 • · • ♦ ♦ • · · • · · # · · ·« ·· ·· ···· ··· • · • · ·· · ··· · • · · ·· ··· ·· • · • · • · • ···♦ • ·

Berührung der Decke verkürzt die Flugzeit, was einem niedrigeren Wurf gleicht und somit wenig Punkte gibt.

Beispiel 2

Ein weiteres Verfahren zum Ausschließen einer speziellen Referenzfläche wird an Fig. 3 erklärt. Anstatt einer werden zwei Messebenen verwendet, die etwa 0,1-5 cm auseinander liegen. Ein fliegender Ball unterbricht die optischen Strahlen jeder Fläche mit einem gewissen Zeitunterschied. Unter Kenntnis dieser Zeit ist es möglich, die Geschwindigkeit des Balls und die Höhe des Fluges zu berechnen. Mit diesen verfügbaren Daten bestimmt der Controller, ob der Ball die imaginäre Referenzfläche berührt hat oder nicht. Neue Elemente bei dieser Ausbildung sind: eine Lichtquelle 15, ein optischer Sensor 16, ein Verstärker 17. Die Elemente 3, 7, 8, 9 (Fig. 2) , die mit dem Berührungssensor verbunden sind, sind weggelassen. Sind die Messebenen einander nah genug, könnten zwei Lichtquellen 4 und 15 durch eine einzige ersetzt werden. Der Luftwiderstand könnte bei Berechnungen berücksichtigt und leichtere Bälle könnten verwendet werden, wenn die Geschwindigkeit des Balls nicht nur beim Hinauffliegen, sondern auch beim Herabfallen gemessen wird. Eine derartige Einstellung führt zu einer anderen Variante des Geschicklichkeitsspiels, bei der es keine Referenzfläche gibt und der Ball zu einer bestimmten Höhe geworfen werden muss. Das in Fig. 3 dargestellte Messsystem des Geschicklichkeitsspiels ist preisgünstiger und leichter transportierbar.

Die Benutzer-Schnittstelle des Spiels ist so programmiert, dass der Spieler leicht seine Gestaltung (Benutzeroberfläche) und die Sprach-Mitteilungen verändern kann. Mögliche Ausbildungsvarianten des Geschicklichkeitsspiels sind folgende:

I 1. Lichtquellen und Sensoren sind in einem kreisförmigen (oder ovalen oder rechteckigen) Halter montiert, der von einer Decke herunter hängt. Eine spezielle Referenzfläche (Platte) hängt ebenso von der Decke oder wird weggelassen. 2. Optische Sensoren sind in einem rechteckigen geraden Metallprofil montiert, das von einer Decke hängt oder an einer Wand befestigt ist. Eine separate Lichtquelle befindet sich in einem Abstand von 2 bis 5 Metern von der Spielzone und ist im selben Abstand von der Decke platziert wie das Sensorsystem.

Claims

- 8 • · • 9 ·· • · · • · · • · · • · · ·· • · · • I · • ·· · • · ·« ··· ·*·· ·99· 9 • · · ··· · · · » · ···· PATENTANSPRÜCHE: 1. Geschicklichkeitsspiel mit einem Ball (1), einer Referenzfläche (3),(einem Messsystem zur Ermittlung des Abstandes zwischen dem höchsten Punkt der Flugbahn des Balls und der Referenzfläche (D) und einem Computer, dadurch gekennzeichnet, dass es Lichtquellen (4, 15) und Sensoren (5, 16), die ein vom Ball unterbrechbares Feld von Strahlen (12) bilden, Verstärker (6, 17), einen Berührungssensor (7), einen Verstärker (8), einen Komparator (9), einen Zeitgeber (10), einen Mikrocontroller (11), eine Anzeige- und Kommunikationsvorrichtung (13) und Lautsprecher (14) aufweist.
2. Geschicklichkeitsspiel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (D) zwischen dem höchsten Punkt der Flugbahn des Balls und der Referenzfläche mit einer Genauigkeit von 0,1 bis zu 1,5 mm gemessen wird.
3. Geschicklichkeitsspiel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aus der gemessenen Distanz (D) berechnete Ergebnis über Lautsprecher (14) in Sprachform mitgeteilt wird.
4. Geschicklichkeitsspiel nach Anspruch 1, wobei ein Mobiltelefon oder ein Taschencomputer als Anzeige- und Kommunikationsvorrichtung (13) verwendet wird.