Aufbau des Spiels

Damit man mit den Robotern ein Spiel spielen kann, benötigt man ein entsprechend großes Spielfeld, in unserem Fall ca. 1,5 x 3 Meter. Dazu haben wir eine Bodenprojektion per Beamer verwendet. Um einen Beamer Richtung Boden strahlen zu lassen, haben wir einen Aufbau entworfen bei dem ein Beamer mit einer Halterung an einer Polecat (Autopole) befestigt wird. Diese wird dann in zwei hohe Aluminiumstative eingespannt, die auf eine Höhe von ca. 2 Metern ausgezogen werden können. An der Polecat wird außerdem mit einem leichten Plastikrohr eine FullHD-Kamera befestigt, die das Bild für das Kameratracking liefert. Dazu eignen sich beispielsweise Webcams, da sie von PCs einfach als Kamera erkannt werden können. Außerdem benötigt man einen PC als Bildausgabe für den Beamer und für die Steuerung des Spiels, und einen weiteren PC für die Steuerung der Roboter und ggf. das Anschließen der Kinect.

Für den Aufbau nach dieser Anleitung werden benötigt:

Gerüst:

  • 1x Beamer-Universalhalterung mit Sicherungsseilen
  • 2x Stativ ca. 2 m Höhe
  • 1x Polecat (Autopole) ca. 3 m Länge
  • 6x Universalklammern mit der Möglichkeit 2 davon zusammenzuschrauben
  • 1x Plastikrohr, Länge mind. 60 cm
  • 1x Rohr/dicker Besenstiel (Durchmesser ca. 4-5 cm, Länge ca. 20 cm)
  • Karton/Stuhl zum draufstellen der Kinect, mind. ca. 40-50 cm hoch
  • diverse dünne Seile, Kabelbinder, Klebeband, Schere
  • ggf. Werkzeug, Schrauben, Schraubenzieher, Inbusschlüssel für das Einstellen der Beamerhalterung

Technik:

  • 1x FullHD Beamer
  • 1x FullHD Webcam
  • 2x Laptop (Windows 7 oder neuer)
  • 1x Microsoft Kinect 360
  • 1x USB-Verlängerungskabel (3 m)
  • 1x VGA oder HDMI Kabel (3 m)
  • Stromkabel für den Beamer bzw. Verlängerungskabel mind. 3 m je nach Abstand zur Stromquelle
  • ggf. Verlängerungskabel für Stromzufuhr der Laptops

1) Aufbau des Gerüsts

Zum Aufbau des Grundgerüsts braucht ihr ca. 4×3 Meter freie Fläche, damit genug Platz für das Spielfeld ist und ein gewisser Abstand zur Kinect besteht, der zur korrekten Erkennung benötigt wird. Das wird dann ungefähr so aussehen (Top-Down Perspektive):

aufbau

Beispiele für den Aufbau:

gerustgerust-2

Zuerst müsst ihr die zwei Stative und die Polecat miteinander verbinden. Dazu wird die Polecat ausgezogen und die Stative so aufgestellt, dass die Polecat dazwischen passt. An die oberen Enden der Stative wird je eine Universalklammer geschraubt, in die dann die ausgezogene Polecat gespannt werden kann. Dabei solltet ihr die Klammern, die mit der Öffnung in die Polecat gespannt werden, in die Richtung ausrichten, in der später der Spieler stehen wird (siehe oberste Grafik).

universalklammer

Außerdem ist es sinnvoll, wenn ihr die Stative so dreht, dass die Standfüße nicht unter der Polecat, sondern eher auf der Außenseite ausgerichtet sind, da sich unter der Polecat das Spielfeld befinden wird.

Dann können die Stative auf eine Höhe von ca. 2 – 2,5 Meter ausgezogen werden, sodass ein erwachsener Mensch einfach drunter durchgehen kann. Aber am besten wartet ihr damit noch, da es dann einfacher ist den Beamer an der Polecat anzubringen.

2) Anbringen des Beamers

Um den Beamer an der Polecat zu befestigen brauchen wir die Beamer-Universalhalterung, vier Universalklammern, von denen je 2 an der Unterseite miteinander verschraubt sind, ein Rohr/ Besenstiel o.Ä. in einer Dicke von mind 4-5 cm und einer Länge von ca 20-25cm. Außerdem braucht ihr das nötige Werkzeug um die Beamerhalterung einzustellen, wahrscheinlich Inbusschlüssel und Schrauben sowie Schraubenzieher und Stahlsicherungsseile, die in den meisten Fällen bei der Beamerhalterung dabei sind, um ein Abstürzen des Beamers zu verhindern.

Als nächstes müsst ihr die Beamerhalterung mit dem Beamer verschrauben, dazu werden die Schrauben durch die Halterung an den entsprechenden Stellen reingeschraubt.

beamerhalterung

Das Ziel ist es nun die Aufhängung der Beamerhalterung um den mittleren Teil des Rohrs zu schrauben.

rohr

Wenn man das alles hat fängt man damit an die verschraubten Universalklammern in der Mitte der Polecat in einem Abstand von ca. 3 cm zu befestigen. Dabei sollten die Klammern so ausgerichtet werden, dass die Innenseite Richtung Kinect zeigt, also entgegengesetzt zu den Klammern, die die Polecat halten. Das Rohr wird dann in die noch freie Seite, zwischen den zwei verschraubten Klammern gespannt.

Wenn das geschafft ist müsst ihr den Beamer mithilfe der Beamerhalterung so ausrichten, dass die Linse gerade Richtung Boden zeigt. Das geht einfacher, wenn eine Person den Beamer festhält, während jemand anderes von unten kontrolliert, ob die Linse gut ausgerichtet ist, wie in dem unteren Bild zu sehen.

vonunten

Danach solltet ihr nicht vergessen die Halterung mit den Stahlsicherungsseilen an der Polecat anzubringen, damit der Beamer nicht herunterfällt, falls eine der Universalklammern oder das Rohr versagt.

Wenn das geschafft ist kann man die für den Beamer benötigten Kabel, also Stromversorgung oder VGA bzw. HDMI Kabel anschließen und mit Kabelbindern an der Polecat in die Richtung entlang führen, in der später der Laptop stehen soll.

3) Ausrichten der Kamera

Im nächsten Schritt geht es darum die Kamera so an der Polecat anzubringen, dass sie das Spielfeld gut im Sichtfeld hat. Dazu benötigt ihr das mindestens 60 cm lange Plastikrohr, die FullHD Webcam, dünne Seile, Kabelbinder, Klebeband und eine Schere, sowie ein USB-Verlängerungskabel in der Länge von mindestens 3 Metern.

Zunächst befestigt man die Kamera an der Spitze des Plastikrohrs. Dazu eignet sich z.B. Klebeband. Das Rohr ist dazu gut die Kamera über den an der Polecat befestigten Beamer hinausragen zu lassen, damit dieser das Sichtfeld der Kamera nicht beeinträchtigt. Dazu müsst ihr das Rohr mit hilfe des Seils, der Kabelbinder und des Klebebandes so fixieren, dass die Kamera die gesamte Projektion des Beamers aufzeichnen kann und dabei ein möglichst gerades Bild liefert, was bei der Einrichtung des Kameratrackings von Vorteil ist. Deshalb ist es hilfreich den Beamer bevor man die Kamera ausrichtet anzuschalten und an den Laptop anzuschließen, der das Spielfeld bereitstellen und das Kameratracking übernehmen soll. Wenn das ganze fertig ist müsste es dann etwa so aussehen:

beamer

4) Ausrichten der Kinect

Im letzten Schritt wird die Kinect in einem Abstand von ca. 3-4 m zu den Spielern platziert. Um die Erkennung der Spieler zu erleichtern solltet ihr darauf achten, dass der Hintergrund hinter den Spielern möglichst frei von Objekten und anderen Menschen ist, da es sonst dazu kommen kann, dass diese fälschlicherweise mit erkannt werden. Außerdem sollte die Kinect auf einer kleinen Erhöhung (z.B. ein Stuhl, Kartons, etc) platziert werden um eine Höhe von mind. 40 cm zu haben, damit die Spieler als ganzes erfasst werden können und nicht außerhalb des Kamerawinkels der Kinect stehen.

kinect

Die Kinect kann dann an den Laptop angeschlossen werden, der die Anwendung zur Robotersteuerung ausführen soll.

5) Ausführen der benötigten Dateien

Schaltet die Roboter über den Kippschalter am grünen Board an und verbindet diese über Bluetooth mit eurem PC. Öffnet die Datei selectComPorts.ini und tragt dort in Zeile 5 und 6 die Com Ports ein, die euer Rechner den Robotern zugewiesen hat. Herausfinden könnt ihr dies über: Systemsteuerung → Hardware und Sound → Geräte und Drucker → Gerät hinzufügen → Bluetooth Shield. Diese werden nur angezeigt, wenn der entsprechende Roboter und das Bluetooth an eurem PC angeschaltet sind.

Danach speichert ihr die selectComPorts.ini Datei. Dann könnt ihr die SkeletonBasics-D2D.exe ausführen. Wenn beide Roboter verbunden sind (zu sehen, dass am Bluetooth-Shield die LED orange leuchtet), sind die Roboter startklar.

 

Für das Kameratracking führt ihr die Datei RoboMove_Cameratracking.exe aus.

Achtet darauf dass vor dem Starten des Programms eure Kamera angeschlossen ist, da es sonst zu Fehlern kommt.

Zum Verwenden des Trackings zieht ihr nun das Fenster “Original Image” so an den rechten Rand des Bildschirms, dass es ca. 50% des Bildschirms ausmacht. Über die übrig bleibende linke Hälfte des Bildschirms legt ihr nun das Fenster “Background”. Auf diese Weise kann sowohl der Hintergrund als auch das Kamerabild gleichzeitig abgebildet werden. Um das Tracking zu kalibrieren und das Spiel zu initialisieren zieht man nun mit der Maus auf dem Fenster “Original Image” über der von dem Beamer abgebildeten und von der Kamera aufgenommenen Münze ein Kästchen. Dieses sollte einen möglichst großen Teil der Fläche der Münze erfassen, ohne dabei über den Rand der Münze hinauszuragen. Wenn das geschafft ist setzt man das Fenster “Background” auf Vollbild und das Spiel kann losgehen.

6) Abschließende Schritte und Tipps

Für die Anzeige als Beamerhintergrund lässt sich auf Windows die untere Taskleiste ausblenden indem man einen Rechtsklick auf den Desktop macht, dann Anpassen auswählt und im unteren linken Teil des sich öffnenden Fensters unter „Siehe auch“ „Taskleiste und Startmenü“ auswählt und dort den Haken bei „Taskleiste automatisch ausblenden“ setzt!

Es ist wichtig darauf zu achten, dass die Lichtverhältnisse der Leuchtkraft des Beamers angemessen sind, in stark beleuchteten Räumen oder bei Beamern mit schwacher Ausleuchtung kann es sonst dazu kommen dass der Farbkontrast für das Kameratracking zu gering ist!