Projektlabor Robotik MINTgrün

Der Sprechende Hut

Einführung

Für unser aktuelles Robotik-Projekt haben wir die Idee entwickelt, den „sprechenden Hut“ aus Harry Potter zu bauen, der Menschen basierend auf ihren Antworten in verschiedene Häuser (Gryffindor, Hufflepuff, Slytherin und Ravenclaw) einteilt. Inspiriert von den Harry-Potter-Büchern soll der Hut eine Reihe von Ja-/Nein-Fragen stellen, die Persönlichkeitsmerkmale abfragen. Die Antworten werden anschließend von einem Algorithmus ausgewertet, der die Zuordnung zu einem der vier Häuser vornimmt.

Mithilfe dieser Skizze haben wir versucht zu visualisieren, wie der Hut am Ende vielleicht aussehen könnte:

Ziele und Prioritäten

Der Roboter muss am Ende definitiv können:

• Anhand von den ermittelten Persönlichkeitsmerkmalen, durch Beantwortung von Fragen, den Befragten / die Befragte korrekt zu einem Haus zu ordnen
• Ja und Nein Beantwortung der Fragen durch Drücken von Knöpfen auswerten

Der Roboter soll am Ende am besten können:

• Fragen stellen / sprechen
• Durch Körperwärme aktiviert werden können (Wärmesensor)

Es wäre schön, wenn der Roboter am Ende kann:

• LED-Lichter zur Visualisierung der vier Häuser leuchten lassen
• Geräusche / magische Klänge bei der Entscheidung spielen
• Kleine Bewegungen ausführen

Wir haben weggelassen:

• Antwort auf die Fragen durch Sprachsensor
• Viele Bewegungen des Hutes (Nicken, Drehen)
• Viele Geräusche und Details während der Befragung (nur Hauszuweisung)
• Keine vollständige detailgetreue Nachbildung

Szenario-Skizze: Schritte, die der Roboter in seinem Lebenszyklus macht

Teilaufgaben und Arbeitspaket

Physischer Aufbau

Beschreibung: Der Körper des Roboters besteht aus einem klassischen braunen Hexenhut. Die Elektronik sollte in der Spitze des Hutes versteckt sein. Dazu gehört auch ein Wärmesensor, der den User erkennt (mehr dazu im Abschnitt “User erkennen”). Ein Gestell aus Draht mit einem kleinen Motor ermöglicht kleine Bewegungen des Hutes, was ihm einen fantastischen Charakter geben soll. Wie beim Sprechenden Hut in den Harry Potter Filmen hat der Hut zwei Stoffstränge, die rechts uns links vom Gesicht herunterhängen. In diesen sind zwei Knöpfe versteckt, die der User / die Userin benutzen kann, um seine / ihre Ja/Nein Antworten zu geben (mehr dazu in dem Abschnitt „User erkennen“).

Aufgabenliste/Arbeitspakete:

• Hexenhut modifizieren, um die Elektronik einzubauen
• Programmierung kleiner Bewegungen des Huts

Schnittstellen zu anderen Teilaufgaben:

• Der Physische Aufbau ist die Grundlage aller anderen Arbeitsbereiche. Er muss den restlichen Materialien Platz bieten und dem authentischen Aussehen des Hutes entsprechen.

Materialien:

• Hexenhut aus braunem Stoff
• Drahtgestell um die Elektronik zu sichern
• Motor der die Bewegung des Hutes ermöglicht
• Akku um den Hut zu speisen
• On/Off Knopf

Risiken:

• Der Hut könnte zu klein für die Elektronik sein
• Der Hut könnte aufgrund des Gewichts und Platzbedarfs der Elektronik nicht mehr gut auf dem Kopf des Users halten

User erkennen

Beschreibung: Der Hut soll anhand eines Wärmesensors erkennen, dass er aufgesetzt wurde und das „Sorting Quiz“ starten. Er stellt dem Nutzer / der Nutzerin Ja/Nein Fragen und registriert seine / ihre Antworten über die Knöpfe in den Stoffsträngen. Sollte ein Problem auftreten, oder der Wärmesensor aufgrund längerer Benutzung (der Hut hätte keine Zeit abzukühlen) einen neuen User / neue Userin nicht erkennen, soll ein kleiner “reset” Button das Quiz neu starten.

Aufgabenliste/Arbeitspakete:

• Knöpfe einbauen und verkabeln
• Wärmesensor einbauen und verkabeln

Schnittstellen zu anderen Teilaufgaben:

• Die Elektronik für diese Aufgabe muss während des “Physischer Aufbau” eingebaut werden
• Die Programme für den Wärmesensor und die Knöpfe gehören zu dem gleichen Programm wie das “Sorting Quiz”

Materialien:

• Knöpfe für die Ja/Nein Antworten
• Wärmesensor
• Reset Button

Risiken:

• Der Wärmesensor könnte Probleme haben oder zu lange brauchen, um den User zu erkennen.
• Der Wärmesensor könnte Probleme haben, einen neuen Benutzer zu erkennen, wenn der Hut mehrfach hintereinander verwendet wird. Um das zu verhindern, kann ein weiterer Start/Stopp-Knopf im Hut versteckt werden, der das Quiz neu startet.

Sorting Quiz

Beschreibung: Der Hut stellt dem Benutzer / der Benutzerin über einen kleinen Lautsprecher die Fragen des “Sorting Quiz” und registriert die Antworten über die Knöpfe in den Stoffsträngen. Die Antworten des Users / der Userin erhöhen einen Count für jedes der Häuser, bis ein klarer Gewinner feststeht. Dann wird das Quiz beendet. Es ist wichtig, dass ein einziger Gewinner feststeht. Sollten zwei Häuser eine gleiche Punktzahl erreichen, muss eine weitere Frage gestellt werden, um einen klaren Gewinner festzulegen. Anders als in den Harry Potter Büchern oder Filmen, werden die Fragen nicht leise gestellt (sodass nur der Nutzer / die Nutzerin sie verstehen kann), sondern laut. Dies soll die Erfahrung für Umstehende spannender gestalten.

Aufgabenliste/Arbeitspakete:

• Lautsprecher verkabeln und programmieren
• „Sorting Quiz“ erstellen
• „Sorting Quiz“ aufnehmen
• Code für das Quiz erstellen

Schnittstellen zu anderen Teilaufgaben:

• Die Elektronik für diese Aufgabe muss während des “Physischer Aufbau” eingebaut werden

Materialien:

• kleiner Lautsprecher

Risiken:

• Das größte Risiko hier besteht in einem Fehler im Code oder einer Fehlkommunikation zwischen dem User / der Userin und dem Hut.

Haus Verkünden

Beschreibung: Wenn ein klarer Gewinner feststeht, soll der Hut diesen verkünden. Das Ganze soll untermalt sein von LEDs in der Farbe des Hauses, die unter der Hutkrempe hervorleuchten (Rot für Gryffindor, Blau für Ravenclaw, Gelb für Hufflepuff, Grün für Slytherin). Die Verkündung des Hauses läuft über den gleichen Lautsprecher, wie das “Sorting Quiz”.

Aufgabenliste/Arbeitspakete:

• LEDs einbauen und programmieren
• Fanfare und Name des Hauses aufnehmen

Schnittstellen zu anderen Teilaufgaben:

• Das Ergebnis wird durch den “Sorting Quiz” definiert

Materialien:

• LEDs

Risiken:

• Ein Fehler im Code oder mit der Hardware könnte dafür sorgen, dass der Hut keine klare Entscheidung treffen kann. In diesem Fall könnte der Hut als Fehlermeldung verkünden, der User / die Userin sei ein Muggel und anschließend das Quiz neu starten.

Gantt-Diagramm