RU2747893C1 - Устройство для игры в аэрохоккей - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области комнатных настольных игр, имитирующих спортивные игры, в которых игральные предметы непрерывно контактируют с игральной поверхностью или поддерживаются ею, например, использующие для поддержания воздушную подушку. Заявляемое устройство для игры в аэрохоккей, как и прототип, содержит стол для игры, состоящий из основания с плоским игровым полем, ограниченным сплошным бортиком и расположенными на противоположных сторонах воротами, шайбу и биты, поддерживаемые на игровом поле посредством создаваемой воздушной подушки, проектор, расположенный с возможностью воспроизведения на игровом поле изображения, а также средство воспроизведения звука. Для достижения эффекта дополненной реальности, обеспечивающей высокий уровень вовлеченности в игру, в отличие от прототипа, в основании поля расположены два ряда ортогонально расположенных изолированных электродов, образующих сетку координат точек поля, которая позволяет отслеживать координаты шайбы и бит в процессе игры, изменять в соответствии с координатами изображение, выводимое на поле, и подстраивать звук под каждое изменение изображения, при этом шайба и биты обладают электропроводящими свойствами. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к области комнатных настольных игр, имитирующих спортивные игры, в которых игральные предметы непрерывно контактируют с игральной поверхностью или поддерживаются ею, например, использующие для поддержания воздушную подушку.

Изобретение может быть использовано в развлекательных центрах, парках аттракционов, детских садах, школах, спортивных секциях, в домашних условиях.

В настоящее время, несмотря на повсеместное распространение электронных игр, механические настольные игры по-прежнему популярны и имеют широкое распространение, в основном, среди детей и молодежи.

Среди настольных игр большой популярностью пользуется аэрохоккей. Аэрохоккей - игра, популярная во всем мире, и ежегодно проводится множество региональных и мировых турниров. На рынке предлагается большой выбор моделей различных производителей, например: аэрохоккей компании WIK, Польша; аэрохоккей Jakar, Польша; аэрохоккей производства Sam Billiards.
Для аэрохоккея необходимы стол, две специальные биты и шайба.

Типичный стол для аэрохоккея представляет из себя большую гладкую игровую поверхность, окруженную бортиком, предотвращающим падение шайбы и бит. По краям стола расположены щели, выполняющие роль ворот. Позади ворот или под ними находятся отверстия, через которые забитая шайба возвращается игрокам.

Кроме того, стоит отметить, что гладкая поверхность стола для аэрохоккея включает в себя множество небольших отверстий, и требуется механизм для создания избыточного давления под гладкой поверхностью и создания потока воздуха через множество отверстий для уменьшения трения между шайбой и гладкой поверхностью.

Недостатком этой игры является малая вовлеченность в игровой процесс игроков любителей.

Учитывая тот факт, что в развлекательных центрах широко распространены аттракционы, имеющие интересный и захватывающий геймплей, и использующие современную компьютерную графику и технологии виртуальной и дополненной реальности для привлечения внимания отдыхающих, можно отметить, что однотипный процесс игры в совокупности с малой зрелищностью классического аэрохоккея приводит к тому, что большинство пользователей аппарата, поиграв в него малое время, теряют интерес к игре, предпочитая проводить время в альтернативных аттракционах.

Актуальной задачей является разработка механических динамичных настольных игр, обладающих большой зрелищностью, способных увлечь игроков и поддерживать их интерес к игре долгое время.

Известные из уровня техники устройства не позволяют решить эту задачу.

Известно «Игровое устройство для игры в аэрохоккей» (Заявка № JP2011030605, опубл. 17.02.2011), содержащее корпус, на верхней поверхности которого расположено игровое поле, имеющую множество небольших отверстий для подачи воздуха; бортик, окружающий поверхность игрового поля и ворота для приема шайбы, сформированные на обеих концевых частях в продольном направлении игрового поля; проектор, поддерживаемый опорой, выступающей из части корпуса и расположенной так, чтобы проецировать заданное видеоизображение игры на доску игрового поля. Контроллер генерирует видеосигналы для отображения заранее подготовленного изображения и выводит их на проектор.

Устройство повышает привлекательность игры, дополняя классический аэрохоккей функцией вывода на игровое поле заранее подготовленного изображения с помощью проектора.

Недостатком данного решения является отсутствие наличия связи между отображаемым изображением и игровым процессом. Проектор хоккея используется только для вывода фонового изображения на игровое поле, а игра сводится все к тем же правилам классического аэрохоккея.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является «Гибридный игровой аппарат для аэрохоккея и способ его управления» (Заявка KR20190081729, опубл. 09. 07.2019), который содержит корпус, на верхней поверхности которого расположено игровое поле, имеющую множество небольших отверстий для подачи воздуха; бортик, окружающий поверхность игрового поля и ворота для приема шайбы, сформированные на обеих концевых частях в продольном направлении игрового поля; проектор, поддерживаемый опорой, выступающей из части корпуса и расположенной так, чтобы проецировать заданное видеоизображение игры на доску игрового поля, аппарат имеет возможность определять положение и направление движения шайбы и битков путем фиксации, по крайней мере, одним датчиком, установленным на столе для аэрохоккея, который состоит из блока отслеживания положения и перемещения шайбы в сочетании, по меньшей мере, с одним датчиком фиксации битка, счетчика ударов для подсчета количества забитых шайб, блока вывода изображения для вывода фонового изображения на игровую область аэрохоккея, средство воспроизведения звука.

Полученные датчиком координаты используются для построения и вывода изображения траектории шайбы, наложенного на заранее подготовленное фоновое изображение, а также для воспроизведения замедленной анимации повтора траектории полета шайбы при забитии гола.

Техническое решение позволяет сохранять траекторию движения шайбы, что в дальнейшем позволит анализировать ход игры.

Однако отсутствие наличия связи между отображаемым изображением и игровым процессом, не делает игру более зрелищной, захватывающей внимание игрока на долгое время, так как не добавляет новых игровых механик к классическому аэрохоккею.

Задачей изобретения является создание игры на базе классического аэрохоккея, более зрелищной, обеспечивающей большую вовлеченность игрока в процесс игры.

Техническим результатом является достижения эффекта дополненной реальности, благодаря чему игрок в процессе игры получает возможность взаимодействовать с виртуальными объектами, проецируемыми в виде изображения на игровое поле, с помощью реальных объектов типа биты и шайбы, обеспечивая высокий уровень вовлеченности в игру.

Дополнительным техническим результатом является расширение функциональных возможностей классического аэрохоккея, так как заявляемое устройство может использоваться для игры в классический хоккей, с возможностью запоминания координат перемещения шайбы и бит для последующего анализа игровых ситуаций.

Решить поставленную задачу с достижением указанного технического результата возможно при использовании заявляемого изобретения, в котором так же, как и в прототипе, устройство для игры в аэрохоккей содержит стол для игры, состоящий из основания с плоским игровым полем, ограниченным сплошным бортиком и расположенными на противоположных сторонах воротами, шайбу и биты, поддерживаемые на игровом поле посредством создаваемой воздушной подушки, проектор, расположенный с возможностью воспроизведения на игровом поле изображения, а также средство воспроизведения звука.

В отличие от прототипа, в основании поля расположены два ряда ортогонально расположенных изолированных электродов, образующих сетку координат точек поля, которая позволяет отслеживать координаты шайбы и бит в процессе игры, изменять в соответствии с координатами изображение, выводимое на поле, и подстраивать звук под каждое изменение изображения, при этом шайба и биты обладают электропроводящими свойствами.

Возможность изменять изображение, выводимое на поле, создавая эффект реального воздействия на виртуальные объекты, делает игру более занимательной, привлекательной и зрелищной по сравнению с классическим аэрохоккеем.

Из уровня техники не обнаружено источников информации, раскрывающих сущность заявляемого устройства.

Следовательно, можно констатировать о соответствии заявляемого способа критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Наиболее простой экономичной конструкцией является шайба, выполненная из диэлектрика, с основанием из электропроводящего слоя, например, в виде пленки или со стержнем из электропроводящего материала, проходящим через весь объем шайбы. Однако эти шайбы обладают малым сроком службы.

Наиболее надежным является вариант шайбы, выполненной полностью из электропроводящего материала, например, из пластика с добавлением углеродных нанотрубок.

Далее приводится пример конкретного осуществления «Устройство для игры в аэрохоккей», который не охватывает и тем более не ограничивает весь объем притязаний данного технического решения, а является лишь иллюстрирующим материалом, подтверждающим возможность осуществления устройства.

На Фиг.1 схематично представлен общий вид устройства для игры в аэрохоккей.

На Фиг.2 схематично представлен разрез фрагмента основания стола.

На Фиг.3 представлена структурная схема устройства.

На Фиг.4 представлена схематично игра “Башни”.

Устройство для игры в аэрохоккей, представленное на Фиг.1, содержит стол 1, который включает основание 2 и плоское игровое поле 3, ограниченное сплошным бортиком 4, на противоположных сторонах стола 1 расположены ворота 5, которые представляют собой вырез в бортике 4, через который шайба 6 при воздействии на нее соответствующей биты 7 падает в лоток 8, ворота снабжены фотодатчиком 9, при срабатывании которого засчитывается гол; стол 1 включает в себя множество отверстий 10, через которые посредством вентиляторов 11 (на Фиг.1 не показанных, но приведенных на Фиг. 3 в рамках обобщенной структурной схемы устройства для игры в аэрохоккей) подается воздух для уменьшения трения между шайбой 6, битами 7 и игровым полем 3, стойку 12, в которой размещены проектор 13, блок воспроизведения звука 14, монитор 15, блок приема платежей 16, управление всеми блоками устройства осуществляется блоком управления 17 и центральным вычислительным устройством (ЦВУ) 18, не показанных на Фиг.1, но представленные на Фиг. 3 в рамках обобщенной структурной схемы устройства для игры в аэрохоккей, на которой показаны связи между основными блоками, входящими в состав устройства.

В основании 2 стола 1, представленного в виде фрагмента в разрезе на Фиг.2, выполнены пазы 19, в которых проложены электроды 20, представляющие из себя металлические провода в электрической изоляции и монтажные платы 21. Электроды 20 располагаются продольно и поперечно столу 1 и монтируются с двух сторон стола 1 с помощью пайки к медным площадкам 22, расположенным по верхнему краю на монтажных платах 21, которые расположены по периметру основания 2. Также на каждой монтажной плате 21 смонтирован электрический разъем 23, каждый вывод которого соединен с одной из медных площадок 22. Монтажные платы 21 выполняют две функции: обеспечивают возможность крепления проводов-электродов 20 с помощью пайки последних к медным площадкам 22 на монтажной плате 21, и обеспечивают возможность подключения к электродам поля 20 с помощью электрического разъема 23 блока управления 17, осуществляющего дешифрацию координат шайбы 6 и бит 7. Поверх основания 2 и смонтированных в нем монтажных плат 21 и электродов 20 располагается игровое поле 3, имеющее гладкую белую поверхность, позволяющую выводить на нее проекцию изображения с помощью проектора 13. располагающегося в стойке 12 и подключенного к ЦВУ 18.

Принцип определения координат шайбы 6 и бит 7 заключается в следующем.

Каждое пересечение каждого продольного и каждого поперечного электрода представляет из себя пересечение двух металлических проводников, разделенных диэлектриком, располагающихся на некотором расстоянии друг от друга (Фиг.2). Между этими проводниками существует постоянная электрическая емкость - Спост, которая зависит от геометрических параметров электродов, расстояния между ними, и диэлектрической проницаемости диэлектрика, окружающего электроды. Но после изготовления поля все эти параметры остаются неизменными, соответственно и Спост так же остается неизменной.

Если над перекрестием электродов расположить проводящую пластину либо другой объект, проводящий электрический ток, например руку, то между каждым электродом перекрестия и проводящей пластиной также будут образованы электрические емкости Спл-эл1 и Спл-эл2, а эквивалентная электрическая емкость между двумя электродами увеличится до значения

Таким образом, по увеличению электрической емкости между перекрещивающимися проводниками можно судить о наличие проводящего объекта рядом с перекрестием.

Если провести измерение электрической емкости между каждым вертикальным электродом и каждым горизонтальным электродом получится двумерный массив данных. При этом в месте расположения на поверхности сенсорного поля проводящих объектов значение емкости будет больше, чем в пустых местах поля.

Если положить на поверхность сенсорного поля два объекта, из проводящего электрический ток материала, при этом разного размера, то их на поле можно будет отличить по размеру оставляемого ими “пятна”. Для того чтобы определить на поле тип объекта, определяемые объекты необходимо сделать разного размера. Таким образом осуществляется определение координат шайбы и бит по отдельности, а также детектирование координат касания рук.

Блок управления 17 реализован на базе платы содержащей в своем составе микросхему микроконтроллера STM32f405RGT6, в котором прошита программа с алгоритмами управления исполнительными устройствами, а также хранит данные, необходимые для нормального функционирования устройства. Блок управления 17 также содержит набор электрических схем для взаимодействия с этими устройствами. Для выполнения системой своих функций блок управления 17 посредством цифрового интерфейса передачи информации связан с каждым из устройств, входящих в устройство. К блоку управления 17 подключаются вентиляторы 11 для подачи воздуха через отверстия 10 на поверхность игрового поля 3, фотодатчики 9, отсчитывающие забитые в ворота 5 голы; электроды 20 с помощью электрического разъема 23; внешнее управление блоком управления 17 осуществляется по интерфейсу USB центральным вычислительным устройством (ЦВУ) 18.

ЦВУ 18 представляет собой материнскую плату с процессором, оперативной памятью, видеокартой, подключенным к материнской плате жестким диском и возможностью подключения к сети интернет. К ЦВУ 18 посредством проводной связи подключены проектор 13, монитор 15, блок воспроизведения звука 14, блок приема платежей 16 и блок управления 17. На ЦВУ 18 установлена операционная система Windows и программное обеспечение необходимое для генерации изображения выводимого посредством интерфейса HDMI на монитор 15 и игровое поле 3 посредством проектора 13, генерации звуковых эффектов и фоновой музыки, выводимых на блок воспроизведения звука 14 с помощью проводного соединения, обработки информации поступающей от платежного оборудования 16 подключенного к ЦВУ 18 с помощью последовательного порта, обработки информации поступающей от блока управления 17 по цифровому интерфейсу USB содержащей состояние фотодачиков 9 ворот 5, координаты шайбы 6 и бит 7, а так же выдаче команд блоку управления 17 о включении и отключении вентиляторов 11.

Описание работы устройства рассмотрим на примере игры “Башни”:

Игрок подходит к включенному устройству для игры в аэрохоккей. В это время устройство может показывать на поверхности игрового поля 3 короткие записи игр в рекламных целях, чтобы потенциальные игроки могли увидеть, что представляет из себя игровой процесс. Из динамиков блока воспроизведения звука 14 может исходить музыка.

В зависимости от настроек устройства игру можно начать одним из следующих образов:

-если устройство настроено на бесплатные игры, то следует просто прикоснуться к поверхности игрового поля 3;

-если устройство оборудовано блоком приема платежей 16 в виде жетоноприемника, то следует опустить в него жетон, который был заранее куплен у кассира;

-если устройство оборудовано блоком приема платежей 16 в виде купюроприемника или монетоприемника, то следует внести необходимую сумму денег, которая должна быть указана возле купюро/жетоноприемника;

-если устройство оборудовано какой-либо системой бесконтактной оплаты, следует прислонить карту/брелок к блоку приема платежей 16, при этом с карты/брелока будет списана сумма за игру.

При этом на дисплее монитора 15 отображается руководство: “Для начала игры коснитесь поверхности/опустите жетон/внесите деньги/оплатите картой”.

После активации устройства путем касания/оплаты на поверхности игрового поля 3 отобразится меню с возможностью выбора игры. Выбор игры производится касанием соответствующего игре изображения рукой либо битой 7.

После выбора игры устройство должно запустить игру, включить вентиляторы 11, и одновременно с этим выдать шайбу 6 в лоток 8.

На поверхность игрового поля 3 проецируется изображение - зеленая долина, по краям которой стоит лес. В зоне ворот 5 у каждого игрока располагаются крепости с рвом и мостом через него. Между замками через долину проложены тропы. На экране монитора 15 отображается состояние ворот замка в условных баллах. Играет фоновая музыка, на которую наложены звуки элементов, отображаемых на поле – пение птиц, журчание воды. Цель игры – разрушить ворота противника.

Игрок берет шайбу 6 из лотка 8, перекладывает на поверхность игрового поля 3 и пытается забить ее в ворота 5 противника, ударяя по шайбе 6 битой 7. При этом блок управления 17 определяет координаты шайбы 6 и бит 7 и передает их по интерфейсу USB центральному вычислительному устройству (ЦВУ) 18, которое использует полученные координаты для проверки наложения реальной шайбы 6 и бит 7 на виртуальные объекты – кнопки, монетки, деревья. Если реальная шайба 6 при движении, наезжает на изображение какого-либо объекта, например, на дерево, то ЦВУ 18 анимирует падение дерева, а на фоновую музыку накладывается звук падающего дерева. Если шайба 6 наезжает на монету, то монета “прыгает” в кошелек игрока, последнего ударившего по шайбе 6 и воспроизводится звон монеты, при этом счетчик количества собранных монет увеличивается на единицу.

Если удается забить шайбу 6 в ворота 5 противника, то срабатывает датчик 9 наличия шайбы в воротах, который посылает сигнал от этом ЦВУ 18. ЦВУ 18, приняв сигнал от датчика 9, генерирует анимацию разрушения ворот 5 и выводит ее на игровое поле 3 с помощью проектора 13 – ворота дымятся, из них валит пыль и искры. Также воспроизводится звук удара и шум от падающих камней. На дисплее 15 уменьшается количество очков у игрока, которому забили гол. Если игра еще не закончилась, то ворота 5 производят сброс шайбы 6 в лоток 8. Игрок, которому забили гол, достает шайбу 6 из лотка 8 и продолжает игру. Дополнительно к основному процессу, с помощью шайбы 6 можно собирать на поляне монеты. Если собрать некоторое количество монет, справа от игрока появляется кнопка, нажав на которую, можно запустить война к замку противника. Кнопку можно нажать как битой, так и рукой. В то время пока воин идет к воротам противника, на фоновую музыку накладывается звук бряцания оружия. Если воин дойдет до ворот 5, то начнет их ломать, принося ощутимый урон. Но противник может атаковать самого воина с помощью кнопки, на которой изображены стрелы, если нажать на эту кнопку рукой или битой. Как только одни из ворот разрушатся - замок пал, игра закончена. Вентиляторы 11 выключаются, включается фоновая музыка, на поверхность игрового поля 3 снова выводится презентация игр, а на экране монитора 15 - инструкция для начала игры. Последняя забитая шайба 6 остается в лотке 8.

Приведенный пример игры один из множества возможных. Благодаря наличию функции подключения к сети интернет можно устанавливать игры на аппарате дистанционно. Также владелец аппарата может дистанционно получать доступ к информации об его состоянии и статистике использования.

Таким образом, изобретение позволяет создать более зрелищную игру за счет использования в ней элементов дополненной реальности, благодаря чему игрок получает возможность взаимодействия с виртуальными объектами посредством реальной шайбы и битков.

Это заставляет его более глубоко погрузиться в игру и перейти на новый уровень развлечений.

Claims (5)

1. Устройство для игры в аэрохоккей, содержащее стол для игры, состоящий из основания с плоским игровым полем, ограниченным сплошным бортиком и расположенными на противоположных сторонах воротами, шайбу и биты, поддерживаемые на игровом поле посредством создаваемой воздушной подушки, проектор, расположенный с возможностью воспроизведения на игровом поле изображения, а также средство воспроизведения звука,

отличающееся тем, что в основании поля расположены два ряда ортогонально расположенных изолированных электродов, образующих сетку координат точек поля, которая обеспечивает возможность отслеживать координаты шайбы и бит в процессе игры, изменять в соответствии с координатами изображение, выводимое на поле, и подстраивать звук под каждое изменение изображения, при этом шайба и биты обладают электропроводящими свойствами.

2. Устройство для игры в аэрохоккей по п.1, отличающееся тем, что шайба выполнена из пластика с добавлением углеродных нанотрубок.

3. Устройство для игры в аэрохоккей по п.1, отличающееся тем, что шайба выполнена из диэлектрика со стержнем из электропроводящего материала, проходящим через весь объем шайбы.

4. Устройство для игры в аэрохоккей по п.1, отличающееся тем, что шайба выполнена из диэлектрика с основанием из электропроводящего слоя.

Images