Actuated Ball Sports

Ben Clerix
Bestuurbare ballen: een nieuwe evolutie in de sport?Stel je voor dat je aan het basketballen bent en je de bal net niet door de ring krijgt. Ongetwijfeld heb je dan wel eens gedacht dat je best wat extra hulp kon gebruiken om te scoren wanneer je tegenspeler veel groter is dan jezelf en dus gemakkelijker kan scoren. Een beetje hulp zou ervoor zorgen dat het spel vlotter verloopt. Dit is één van de mogelijkheden die we hebben onderzocht.ConceptWe hebben onderzocht of het mogelijk is om bestuurbare ballen te maken die het spel kunnen beïnvloeden.

Actuated Ball Sports

Bestuurbare ballen: een nieuwe evolutie in de sport?

Stel je voor dat je aan het basketballen bent en je de bal net niet door de ring krijgt. Ongetwijfeld heb je dan wel eens gedacht dat je best wat extra hulp kon gebruiken om te scoren wanneer je tegenspeler veel groter is dan jezelf en dus gemakkelijker kan scoren. Een beetje hulp zou ervoor zorgen dat het spel vlotter verloopt. Dit is één van de mogelijkheden die we hebben onderzocht.

ConceptWe hebben onderzocht of het mogelijk is om bestuurbare ballen te maken die het spel kunnen beïnvloeden. Met bestuurbare ballen bedoelen we ballen die we met de computer kunnen besturen. We hebben dit niet enkel theoretisch onderzocht maar ook praktisch uitgewerkt.

Met dit concept maken we het spel veel aantrekkelijker omdat we kunnen ingrijpen in de bewegingen van de bal. We kunnen de bal sneller of trager laten bewegen na een gooi. Hierdoor kunnen we het effect nabootsen van een bal die op de maan wordt gegooid. We kunnen dus ook onrealistische situaties creëren zoals een bal die naar boven “valt”. We kunnen bepaalde spelers helpen bij het scoren omdat ze minder ervaring hebben, of minder getalenteerd zijn. We kunnen ook spelers of een team beboeten omdat ze de regels van de sport niet respecteren. We kunnen zorgen dat een speler die te weinig betrokken is in het spel, de bal toegespeeld krijgt en zo de groepsgeest bevorderen. Er zijn dus diverse mogelijkheden om het spel te beïnvloeden. We maken hier een concept dat de voordelen van computerspellen verenigt met het spelplezier dat je hebt door samen te spelen in teamverband. Een van deze voordelen is het inbrengen van onrealistische aspecten in de spelomgeving.

RealisatieOm ons concept te kunnen maken, moeten we op elk moment weten waar de bal en de spelers zich bevinden. Hiervoor gebruiken we een tracking systeem, dit is een ruimte waarin 12 infraroodcamera’s zijn opgehangen. Deze zenden voortdurend stralen uit die worden opgevangen en terug weerkaatst door markers die bevestigd zijn op de bal, het hoofd en de pols van de spelers.

De bestuurbare bal is een quadcopter, dit is een type drone, die gemonteerd is in een balvormig omhulsel. De bal wordt op afstand bestuurd door draadloze communicatie.

Heel het systeem wordt bestuurd door software. Deze software zorgt ervoor dat we de bal kunnen sturen. Dit sturen is vooraf geprogrammeerd in de spelsoftware. Welke speler, welk team gaan we helpen bij hun worp? Als alle spelers van een team voldoende aan de bal zijn geweest, kunnen we extra bonuspunten toekennen of een andere beloning voorzien. Door de markers, die elk een specifiek patroon hebben, weten we welke speler de bal vast heeft en kunnen we bij een gooi van de bal eventueel een bijsturing laten uitvoeren. Deze bijsturing gebeurt bliksemsnel doordat de software gedurende de eerste 83 milliseconden de normale baan berekent die de bal zal afleggen. Zo kan het systeem zien of het einddoel, dit kan de basketbalring zijn of over het volleybalnet gaan, bereikt wordt. Indien het volgens de spelsoftware nodig is om in te grijpen, zal de nieuwe baan berekend worden en doorgestuurd worden zodat het einddoel bereikt wordt.

GeneralisatieHet is ook de bedoeling om in deze ruimte verschillende sporten te kunnen spelen zonder dat we telkens alle attributen zoals goals, netten en dergelijke moeten wijzigen. Om deze reden zijn ook al deze attributen virtueel. In een latere fase is het de bedoeling om ze te projecteren zodat ze ook zichtbaar worden.

VerbeteringenEr is nog werk aan de winkel om dit systeem goed bruikbaar te maken. Zowel het tracking systeem als de software werkt behoorlijk. De zwakste schakel is de bestuurbare bal. Hij moet licht en voldoende krachtig zijn zodat hij snel kan bewegen, anderzijds moet hij sterk zijn zodat hij externe krachten kan weerstaan en moet zijn batterij voldoende capaciteit hebben om een tijdje te kunnen vliegen. Deze eigenschappen zijn moeilijk verenigbaar. We hebben eerst gewerkt met een speelgoed bestuurbare bal en nadien met een op maat gemaakte bestuurbare bal. Beide bestuurbare ballen hebben hun voor- en nadelen. De speelgoed bestuurbare bal is licht en sterk maar de capaciteit van zijn batterij is te beperkt om lang te vliegen en zijn motor is niet krachtig genoeg om externe krachten, zoals het wegduwen of weggooien, snel te corrigeren. Bovendien is hij niet ontworpen om snel in alle richtingen te bewegen. Om dit laatste probleem op te lossen werd een op maat gemaakte bestuurbare bal gemaakt. Deze bal kan door zijn speciale constructie ronddraaien in alle richtingen en toch blijft het stuk dat zorgt voor de aandrijving horizontaal zodanig dat de bal blijft vliegen als er tegen wordt geduwd. Deze motor is veel sterker en zijn batterijcapaciteit is veel beter. Het probleem is echter dat hij te zwaar is om snel te reageren en vooral het balvormig omhulsel is veel te zwak om externe schokken op te vangen. Hierdoor wordt het afstellen van de bestuurbare bal sterk bemoeilijkt omdat het hierbij onvermijdelijk is dat de bal soms valt. Indien we erin slagen om een bestuurbare bal te maken die de positieve elementen van beide types kan combineren zijn we dicht bij een ideale bestuurbare bal voor ons ontwerp.

We zijn er dan ook van overtuigd dat door het verder ontwikkelen van deze bestuurbare bal ons concept werkelijkheid zal worden. Het gebruik van bestuurbare ballen kan een revolutie betekenen in de sport. Het maken van een systeem waarbij op één speelveld diverse sporten kunnen worden gespeeld, zonder de noodzaak van vele externe attributen, zal ook een extra stimulans betekenen voor de verdere ontwikkeling van dit concept.

Bibliografie

[1] Ancient egyptian sport. URL http://www.sis.gov.eg/En/Templates/Articles/tmpArticles.aspx?ArtID=1694… CI. [2] Evaluating User Experience in Games, chapter 11: Evaluating Exertion Games. Springer London, 2010. [3] Patrick Baudisch, Henning Pohl, Stefanie Reinicke, Emilia Wittmers, Patrick Lühne, Marius Knaust, Sven K¨ohler, Patrick Schmidt, and Christian Holz. Imag-inary reality gaming: Ball games without a ball. In Proceedings of the 26th Annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology, UIST ’13,pages 405–410, New York, NY, USA, 2013. ACM. ISBN 978-1-4503-2268-3. doi: 10.1145/2501988.2502012. URL http://doi.acm.org/10.1145/2501988.2502012.[4] Hrvoje Benko, Andrew D. Wilson, and Federico Zannier. Dyadic projected spatial augmented reality. In Proceedings of the 27th Annual ACM Symposium on UserInterface Software and Technology, UIST ’14, pages 645–655, New York, NY, USA, 2014. ACM. ISBN 978-1-4503-3069-5. doi: 10.1145/2642918.2647402. URL http://doi.acm.org/10.1145/2642918.2647402. [5] M. Dickheiser. Game Programming Gems 6. GAME DEVELOPMENT SERIES. Charles River Media, 2006. ISBN 9781584504504. URL https://books.google.be/books?id=lPZQAAAAMAAJ. [6] Eberhard Graether and Florian Mueller. Joggobot: A flying robot as jogging companion. In CHI ’12 Extended Abstracts on Human Factors in Computing Systems,CHI EA ’12, pages 1063–1066, New York, NY, USA, 2012. ACM. ISBN 978-1-4503-1016-1. doi: 10.1145/2212776.2212386. URL http://doi.acm.org/10.1145/2212776.2212386. [7] Takashi Ichikawa and Takuya Nojima. Development of the motion-controllable ball. In Adjunct Proceedings of the 23Nd Annual ACM Symposium on User InterfaceSoftware and Technology, UIST ’10, pages 425–426, New York, NY, USA, 2010. ACM. ISBN 978-1-4503-0462-7. doi: 10.1145/1866218.1866253. URL http://doi.acm.org/10.1145/1866218.1866253. [8] Robert J.K. Jacob, Audrey Girouard, Leanne M. Hirshfield, Michael S. Horn, Orit Shaer, Erin Treacy Solovey, and Jamie Zigelbaum. Reality-based interaction: Aframework for post-wimp interfaces. In Proceedings of the SIGCHI Conference on Human Factors in Computing Systems, CHI ’08, pages 201–210, New York, NY,USA, 2008. ACM. ISBN 978-1-60558-011-1. doi: 10.1145/1357054.1357089. URLhttp://doi.acm.org/10.1145/1357054.1357089. [9] Florian ’Floyd’ Mueller and Martin Gibbs. A table tennis game for three players. In Proceedings of the 18th Australia Conference on Computer-Human Interaction:Design: Activities, Artefacts and Environments, OZCHI ’06, pages 321–324, New York, NY, USA, 2006. ACM. ISBN 1-59593-545-2. doi: 10.1145/1228175.1228234.URL http://doi.acm.org/10.1145/1228175.1228234. [10] Florian ’Floyd’ Mueller and Matthew Muirhead. Jogging with a quadcopter. In Proceedings of the 33rd Annual ACM Conference on Human Factors in ComputingSystems, CHI ’15, pages 2023–2032, New York, NY, USA, 2015. ACM. ISBN 978-1-4503-3145-6. doi: 10.1145/2702123.2702472. URL http://doi.acm.org/10.1145/2702123.2702472. [11] Florian ’Floyd’ Mueller, Shannon O’Brien, and Alex Thorogood. Jogging over a distance: Supporting a ”jogging together” experience although being apart. InCHI ’07 Extended Abstracts on Human Factors in Computing Systems, CHI EA ’07, pages 2579–2584, New York, NY, USA, 2007. ACM. ISBN 978-1-59593-642-4.doi: 10.1145/1240866.1241045. URL http://doi.acm.org/10.1145/1240866.1241045. [12] Florian ’Floyd’ Mueller, Stefan Agamanolis, Martin R. Gibbs, and Frank Vetere. Remote impact: Shadowboxing over a distance. In CHI ’08 Extended Abstracts onHuman Factors in Computing Systems, CHI EA ’08, pages 2291–2296, New York, NY, USA, 2008. ACM. ISBN 978-1-60558-012-8. doi: 10.1145/1358628.1358672.URL http://doi.acm.org/10.1145/1358628.1358672. [13] Florian ’Floyd’ Mueller, Darren Edge, Frank Vetere, Martin R. Gibbs, Stefan Agamanolis, Bert Bongers, and Jennifer G. Sheridan. Designing sports: A frame-work for exertion games. In Proceedings of the SIGCHI Conference on Human Factors in Computing Systems, CHI ’11, pages 2651–2660, New York, NY, USA,2011. ACM. ISBN 978-1-4503-0228-9. doi: 10.1145/1978942.1979330. URL http://doi.acm.org/10.1145/1978942.1979330. [14] Kei Nitta, Keita Higuchi, and Jun Rekimoto. Hoverball: Augmented sports with a flying ball. In Proceedings of the 5th Augmented Human International Conference,AH ’14, pages 13:1–13:4, New York, NY, USA, 2014. ACM. ISBN 978-1-4503-2761-9. doi: 10.1145/2582051.2582064. URL http://doi.acm.org/10.1145/2582051.2582064. [15] Kei Nitta, Toshiki Sato, Hideki Koike, and Takuya Nojima. Photoelasticball: A touch detectable ball using photoelasticity. In Proceedings of the 5th AugmentedHuman International Conference, AH ’14, pages 16:1–16:4, New York, NY, USA, 2014. ACM. ISBN 978-1-4503-2761-9. doi: 10.1145/2582051.2582067. URL http://doi.acm.org/10.1145/2582051.2582067. [16] Tomoya Ohta, Shumpei Yamakawa, Takashi Ichikawa, and Takuya Nojima. Tama: Development of trajectory changeable ball for future entertainment. In Proceedingsof the 5th Augmented Human International Conference, AH ’14, pages 50:1–50:8, New York, NY, USA, 2014. ACM. ISBN 978-1-4503-2761-9. doi: 10.1145/2582051.2582101. URL http://doi.acm.org/10.1145/2582051.2582101. [17] Wayne Piekarski and Bruce Thomas. Arquake: The outdoor augmented reality gaming system. Commun. ACM, 45(1):36–38, January 2002. ISSN 0001-0782. doi: 10.1145/502269.502291. URL http://doi.acm.org/10.1145/502269.502291. [18] Emma Witkowski. Running from zombies. In Proceedings of The 9th Australasian Conference on Interactive Entertainment: Matters of Life and Death, IE ’13, pages1:1–1:8, New York, NY, USA, 2013. ACM. ISBN 978-1-4503-2254-6. doi: 10.1145/ 2513002.2513573. URL http://doi.acm.org/10.1145/2513002.2513573.

Universiteit of Hogeschool
Informatica - HCI
Publicatiejaar
2015
Kernwoorden
Share this on: