DE102006040597A1

DE102006040597A1 - Eingabegerät für Spielsteuerung durch Körperbewegungen mit vernetzten Beschleunigungssensoren

Info

Publication number: DE102006040597A1
Application number: DE102006040597A
Authority: DE
Inventors: Xin Wang; Marko Westphal
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-08-30
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2008-03-06

Abstract

Eingabegerät für elektronische Spiele, die auf einem digitalen Gerät ablaufen, insbesondere zur Steuerung von PC-, Spielkonsolen- und Spielautomatenspielen, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingabegerät nach Größe und Gestalt dazu ausgelegt ist, an den Armen, Beinen, gegebenenfalls auch an den Fingern, Oberkörper und Kopf des Benutzers befestigt werden können. Das Eingabegerät besteht aus mindestens zwei Sensormodulen. Jedes Sensormodul enthält einen mindestens zweidimensional arbeitenden Beschleunigungssensor. Die Sensormodule kommunizieren über eine gemeinsame Schnittstelle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Eingabegerät für elektronische Spiele nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bekannte Eingabegeräte für elektronische Spiele, z.B. Gamepads oder Joysticks, haben Tasten oder ähnliche, mechanisch bewegliche Bedienungselemente, die vom Spieler mit den Fingern oder der Hand betätigt werden. Die Bewegungssteuerung der Spielfigur erfolgt entweder durch Richtungstasten bei einem Gamepad, oder durch einen Steuerknüppel bei einem Joystick. Die Bewegung des Joysticks oder die Tastenbetätigung wird drahtgebunden oder drahtlos zum digitalen Gerät übertragen, auf dem die Spiele ablaufen, und dort zur Beeinflussung des Spielgeschehens ausgewertet.
Das Problem dieser Art von Spielsteuerungen ist, dass bestimmte (physikalische) Parameter wie z.B. Schlagrichtung und -stärke bei einem Box- oder Tennisspiel nur indirekt oder gar nicht erfasst werden können. Außerdem können mehrere gleichzeitig ablaufende Körperbewegungen vom Spieler nicht wirklich in Echtzeit übermittelt werden.
Eine technologische Lösung zur Erkennung der Körperbewegungen ist eine optische Kamera. Dieser Ansatz ist äußerst rechenintensiv und kann die Tiefe sehr schlecht erkennen und damit auch die Geschwindigkeit räumlicher Bewegungen wie Schläge nur unzureichend erfassen und umsetzen.
Mittels der Ultraschall-Technologie kann die Umsetzung räumlicher Bewegungen relativ gut erkannt werden und in Echtzeit ablaufen, aber das funktioniert nicht bei mehreren Personen an einem Standort.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Eingabegerät für elektronische Spiele zu schaffen, welches die Körperbewegungen des Benutzers erfasst und dadurch das Spielgeschehen steuert. Die Erkennung und Erfassung der physikalischen Parameter wie unter anderen Beschleunigung, Drehung und Neigung soll in Echtzeit erfolgen, um eine hohe Interaktivität zu gewährleisten. Und es soll auch die Multiuser-Funktion unterstützt werden, dass heißt, dass mehrere Benutzer gleichzeitig an einem Ort spielen können.
Diese Aufgabe ist mit dem in Anspruch 1 gekennzeichneten Eingabegerät gelöst, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen hervorgehen.
Das erfindungsgemäße Eingabegerät ermöglicht eine vollständig neuartige Steuerung des Spielgeschehens, indem es Bewegungen des Spielers im Raum in seiner Gesamtheit erfasst und diese Bewegungen zur Beeinflussung des Spiels auswertet und in das Spielgeschehen umsetzt. Dadurch ist eine sehr realistische, intuitive Steuerung des Spielablaufes möglich. Die räumliche Bewegung wird aus den vom Beschleunigungssensor erfassten elektrischen Signalen ermittelt. Die digitale Umsetzung der Bewegungen kann in einem externen Computer, dem digitalen Spielgerät oder aber mittels eines in das Sensormodul eingebauten Mikrocontrollers geschehen. Bei Bedarf kann auch ein Gyroskop zum Einsatz kommen. Geeignete Beschleunigungssensoren und Gyroskope zur Erfassung der Bewegung des Eingabegerätes sind an sich bekannt und handelsüblich.
Das erfindungsgemäße Eingabegerät kann verschiedene äußere Bauformen haben.
Jedes Sensormodul enthält einen dreidimensionalen Beschleunigungssensor, der an einen Mikrocontroller angeschlossen ist. Dieser rechnet die Daten des Sensors um und sendet sie über eine Schnittstelle, entweder drahtlos oder drahtgebunden, an das Mastermodul. Das Mastermodul schickt die Daten der Sensormodule über eine geeignete Schnittstelle, entweder drahtlos oder drahtgebunden, zum digitalen Gerät, auf dem das elektronische Spiel abläuft. Für die drahtlose Übertragung können übliche Funkübertragungsmittel eingesetzt werden, z.B. eine genormte Funkschnittstelle wie Bluetooth. Für den Fall, dass das Mastermodul am Körper befestigt wird, kann es selbst einen Beschleunigungssensor und/oder ein Gyroskop wie auch einen Mikrocontroller besitzen, und somit auch die Funktion eines zusätzlichen Sensormoduls übernehmen. Für den anderen Fall, dass das Mastermodul nicht am Körper befestigt wird, sondern z.B. auf dem Tisch liegt, dient das Mastermodul als reines Empfangsmodul für die Daten der Sensormodule sowie als Übertragungsmodul zum digitalen Gerät auf dem das Spiel abläuft. Die zusätzliche Sensorfunktion ist in diesem Fall nicht sinnvoll.
Für den Fall, dass die Sensormodule selbst eine Schnittstelle besitzen, über die direkt mit dem digitalen Gerät kommunizieren können, ist das Mastermodul nicht mehr notwendig. Diese Betriebsart ist aber nicht zu empfehlen.
Jedes Master- und Sensormodul hat eine eindeutige Identifizierungsnummer, die bei der Übertragung an die Sensordaten angehängt wird. Dadurch können mehrere Benutzer identifiziert werden und somit gleichzeitig am gleichen Ort spielen.
Es kann ein weiteres Sensormodul an einem Finger befestigt werden, um Fingerbewegung bei z.B. Greifen oder Schießen zu erfassen.
Das Sensormodul kann mit Klettverschlussband befestigt werden.
Im Folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen werden gezeigt:
1. Befestigungsmöglichkeit der Module am Körper des Benutzers.
2. Befestigungsmöglichkeit des Moduls am Finger des Benutzers.
3. Aufbau eines Sensormoduls.
4. Signalkurve eines Sprungs.
Gemäß 1 und 2 umfasst ein Eingabegerät nach der Erfindung einen Mastermodul (1) (rot markiert) und mindestens ein Sensormodul (2) (grün markiert). Das Mastermodul kann eine Taschenklammer zur Befestigung aufweisen. Die Sensormodule benutzen beispielsweise Klettverschlussbänder (3) zur Befestigung. Das Sensormodul am Finger (2) kann noch Tasten (9) oder andere Bedienelemente aufweisen.
Die Kommunikation zwischen Master- und Sensormodul bzw. zwischen Mastermodul und dem digitalen Gerät kann drahtgebunden (4) oder drahtlos geschehen.
3. zeigt den Aufbau der Elektronik des Sensormoduls. Die Elektronik umfasst einen Mikroprozessor 5 (z.B. ATmega8: 8bit Mikrocontroller der Firma Atmel), einen Beschleunigungssensor 6 (z.B. ADXL330: 3-Axis Acceleration Sensor der Firma Analog Devices), optional (mit gestrichelter Linie gekennzeichnet) einen Funktransceiver 7, einen Schnittstellenanschluss 10, eine Stromversorgung 8 und Tasten 9. Vorzugsweise wird ein dreiachsiger Beschleunigungssensor verwendet. Optional kann auch ein Gyroskop 11 eingebaut werden.
Jede körperliche Aktion hat einen charakteristischen Signalverlauf. 4 zeigt die typische Signalkurve eines Sprungs. Analog dazu können auch andere Aktionen mittels Signalanalyse erkannt werden. Die dadurch erkannten Aktionen können direkt ins Spielgeschehen eingebettet werden.

Claims

Eingabegerät für elektronische Spiele, die auf einem digitalen Gerät ablaufen, insbesondere zur Steuerung von PC-, Spielkonsolen- und Spielautomatenspielen, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingabegerät nach Größe und Gestalt dazu ausgelegt ist, an den Armen, Beinen, gegebenenfalls auch an den Fingern, Oberkörper und Kopf des Benutzers befestigt werden können. Das Eingabegerät besteht aus mindestens zwei Sensormodulen. Jedes Sensormodul enthält einen mindestens zweidimensional arbeitenden Beschleunigungssensor. Die Sensormodule kommunizieren über eine gemeinsame Schnittstelle.
Eingabegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Sensormodul, hier auch Mastermodul genannt, mit dem digitalen Gerät, auf dem die elektronischen Spiele abläuft, kommuniziert. Die Daten der anderen Sensormodule werden über das Mastermodul an das digitale Gerät übermittelt. Es ist jedoch auch möglich, dass alle Sensormodule direkt mit dem digitalen Gerät über eine gemeinsame Schnittstelle kommunizieren.
Eingabegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Master- oder Sensormodul eine eindeutige, elektronische Identifikationsnummer ausweist.
Eingabegerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch mindestens einen Mikroprozessor für die Daten des Sensors.
Eingabegerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung und die Geschwindigkeit der Körperbewegung des Benutzers mittels festgelegter Algorithmen aus den Sensordaten erkannt wird.
Eingabegerät nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch mindestens ein Gyroskop zur Erfassung der rotatorischen Bewegung.
Eingabegerät nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Personen mit diesem Eingabegerät an einem Ort auf einem digitalen Gerät spielen können.