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Mühle Fragestellung Wir möchten es den Menschen, die nicht mehr in der Lage sind ein traditionelles, herkömmliches Brettspiel mit ihren Händen zu spielen, ermöglichen, das Spiel mit ihrer Sprache zu steuern. Also stellte sich die Frage: Ist es möglich ein Spiel so zu realisieren, dass es komplett mit der Sprache bedient bzw. gespielt werden kann? Methode Zu Beginn unserer Projektarbeit untersuchten wir (Projekt- Team: Davide Spezzacatena, Jonathan Schole, Roger Wehrli), welche Aufgaben vom Spiel der SIRIUS (Mikrocontroller) übernehmen kann. Zu diesen Aufgaben gehören die Spracherkennung, der Spiel-Algorithmus und die Roboter- ansteuerung. Untersuchungen ergaben, dass nur der Spiel- Algorithmus mit dem Mikrocontroller gesteuert werden kann. Für die Sprachsteuerung benötigten wir einen DSP (Digital Signal Prozessor), weil dieser eine höhere Rechenleistung hat. Nachdem wir uns über verschiedene Sprachmodule informiert haben, konfigurierten wir unser gewähltes Sprachmodul so, dass es für unser Projekt einsetzbar war. Um die Spielsteine des Mühlespiels anhand der Sprache bewegen zu können, suchten wir nach verschiedenen Mechanismen, die diese Funktion ausführen konnten. Über folgende Möglichkeiten haben wir uns Gedanken gemacht: • Eine unter dem Spielfeld befestigte Magnetbahn, welche die Spielsteine magnetisiert und sie somit verschieben kann. • x/y-Achsen-Greifer, der über dem Spielfeld die Positionen anfährt. • Roboterarm, welcher am Rand des Spielfeldes befestigt wird und die Steine von oben greift. Von der msw-winterthur wurde uns zusätzlich zum Mikrocontroller noch ein Sechsachsiger-Katana-Roboter zu Verfügung gestellt. Darum haben wir uns für den Roboterarm entschieden. Weil es nicht das Ziel unserer Arbeit war, die einzelnen Motoren vom Roboter anzusteuern, haben wir ihn über einen Laptop per Katana4D-Software angesteuert. Diese Steuerung haben wir unseren Bedürfnissen entsprechend konfiguriert. Nach verschiedenen Versuchen mit den einzelnen Komponenten, fügten wir diese, Schritt für Schritt zu einem funktionstüchtigen, sprachgesteuerten Mühlespiel zusammen. Die Kommunikation zwischen den Komponenten erfolgt über serielle Schnittstellen. Über ein Grafik-Display wird der Spielstand angezeigt. Funktionsprinzip Über zwei Mikrofone werden die einzelnen Sprachbefehle aufgenommen, vom Sprachmodul interpretiert und auf Plausibilität geprüft. Ein entsprechender Befehl wird dann dem Mikrocontroller geschickt, der daraus die Position auf dem Spielfeld ermittelt und sie als Positionsbefehl via Laptop dem Katana sendet. 8 SJF – Mühle Nebst zahlreichen Tests, die wir selbst durchgeführt haben, bot sich uns die Gelegenheit unser Projekt an der „Winti- Mäss“ vorzustellen. Somit konnten wir erste praktische Erfahrungen mit Testpersonen sammeln. Ergebnisse In der praktischen Testphase haben wir Folgendes festgestellt: • Testpersonen hatten Freude, den Roboter mit ihrer Sprache zu bedienen. • In stiller Umgebung hat das Spiel ca. 95 % der Befehle reagiert. • In lauter Umgebung ist die Fehlerquote um 40 % gestiegen. • Der Spieler muss selbst auf die Regeln des Spiels achten. • Das Aufräumen stellt noch Probleme dar (lässt Kugeln fallen) � erwies sich als Software-Fehler, den wir schnell beheben konnten. Diskussion Wir sind sehr zufrieden mit unserem Projekt, weil es uns gelungen ist, in relativ kurzer Zeit ein funktionstüchtiges Projekt zu erforschen und zu entwickeln. Wir haben die Fragestellung erfüllt, weil das Spiel komplett durch Sprachbefehle gespielt werden kann. Wir sehen jedoch in verschiedenen Punkten Verbesserungspotential, wie zum Beispiel bei der Steuerung des Roboters durch den Einbau eines Regelkreises. Schlussfolgerung Unsere Ziele haben wir grundsätzlich erreicht. Wir konnten die einzelnen Komponenten gut miteinander verknüpfen und haben ein funktionierendes Spiel entwickelt. Um das Spiel auch alleine spielen zu können, müsste nun ein gut funktionierender Computergegner (künstliche Intelligenz) erstellt werden. Zusätzlich sollte die Kommunikation zwischen Spiel und Spieler verbessert werden. Jonathan Schole, Roger Wehrli, Davide Spezzacatena Elektroniker 4. Lehrjahr
RESULTATE Bereits zum dritten Mal innerhalb der letzten drei Jahre, haben Lernende der msw-winterthur am nationalen Wettbewerb von SCHWEIZER JUGEND FORSCHT (SJF) teilgenommen. Nach einer Vorselektion im letzten Herbst, konnten zwei Elektroniker-Teams an der Endausscheidung teilnehmen. Am Samstag, 24. April 2010 fand im Kollegienhaus der Universität Basel die grosse Preisverleihung des 44. nationalen Wettbewerbs von SCHWEIZER JUGEND FORSCHT statt. 88 Jugendliche aus der ganzen Schweiz stellten insgesamt 64 Einzel- und Gruppenarbeiten aus und liessen sie von einer Expertenjury bewerten. In Anwesenheit der höchsten Schweizerin, Nationalratspräsidentin Pascale Bruderer, wurden die Besten unter ihnen zusätzlich mit attraktiven Sonderpreisen und Sonderanerkennungen belohnt. Da es sehr schwierig ist die unterschiedlichen Arbeiten zu vergleichen, wird auf eine Rangliste verzichtet. Bei der Preisverleihung gibt es drei Prädikate: • gut • sehr gut • hervorragend Das Team CLEAN QUAD mit Simon Isenschmid, Reto Schlatter und Flurin Vicentini hat ein sehr gut erreicht. Das Team MÜHLESPIEL mit Jonathan Schole, Davide Spezzacatena und Roger Wehrli hat ein hervorragend erreicht. Gleichzeitig hat dieses Team einen Sonderpreis der Metrohm Stiftung gewonnen. Dieser ermöglicht ihnen die Teilnahme an einer Wissenschaftsausstellung für Forschungsprojekte von Jugendlichen aus ganz Europa im kommenden Juni in Moskau. Die Teilnahme am SJF-Wettbewerb ist für die Lernenden eine Erfahrung mit unschätzbarem Wert. Gleichzeitig ist diese Auszeichnung mehr wert als jedes Arbeitszeugnis. Wir gratulieren den beiden Teams für ihre tolle Leistung! Willi Fink Berufsfachschullehrperson Elektronik Mehr Infos zum Wettbewerb unter: http://www.sjf.ch/index.php?id=18 - Medienmitteilung - Übersicht Prädikate und Preise (aller 64 Arbeiten) 9
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