Gamified Mechatronic Training System

Abstract

Denne oppgaven tar for seg prossessen av å lage en prototype som fungerer som et spillifisert mekatronisk system for å trene kognitive og muskulære ferdigheter. Arbeidet er basert på et litterært forstudie hvor designforslag til systemet ble argumentert, diskutert og presentert. I denne oppgaven blir tegningene fra dette forstudiet bragt til live ved å implementere elektroniske komponenter i en fysisk boks som fungerer som et treningssystem. Prototypen er laget for å være til nytte for de som sliter med finmotoriske evner og de som kan ha nytte av å trene, og opprettholde de. I tillegg, ved å implementere spillogikk er målet å videre utvikle og trene logisk tenking.

Et spill er derfor laget med tre ulike nivåer som øker i vanskelighetsgrad, disse gir brukeren spesifikke oppgaver som skal gjøre treningen mer gøy. Spillet er laget som en mer avansert versjon av den populære barneleken hvor man putter ulike klosser i hull. Selve boksen og dens fysiske komponenter er laget og tilpasset ved å bruke 3D printe- og laserkutting teknikker. Et display med et grafisk brukergrensesnitt som viser spillet er laget ved å sende sensor verdier fra en Arduino Uno under et brett med hull, til en Raspberry Pi. Dette gjøres for å registrere brukerene sine trekk, og for å gi riktige tilbakemeldinger tilknyttet de spesifikke oppgavene.

Prototypen er også evaluert ved å gjennomføre en kvalitativ brukertest blandet med inspeksjons metoder i en kontrollert setting. Målet er å kunne si noe om hvordan systemet føles i bruk, og hvordan det kan forbedres til videre testing. Til tross for at manglende funksjonalitet og feil var oppdaget under testing, var tilbakemeldingene fra testbrukerne at systemet var intuitivt og responsivt. I tillegg ble det konkludert med at systemet er et godt konsept for videre utvikling.

This thesis describes the creation of a prototype that works as a gamified mechatronic training system for exercising cognitive and muscular skills. The work is based on a preliminary literary study where design solutions to the system are justified, discussed, and presented. In this thesis, the designs from the prestudy are brought to life by implementing electronic components combined with a physical box that works as a training system. The prototype is made to benefit those that struggle with fine motor skills and those that could benefit from exercising and maintaining these skills. In addition, by implementing gaming logic the goal is also to further develop, or exercise logical thinking.

A game is therefore made with three levels that increase in difficulty, giving the user specific tasks that make exercising fun. This game is made as an enhanced version of the children's toy where you put different shapes into corresponding holes. The box and its physical components are customized by using 3D printing and laser cutting techniques. A display with a graphical user interface showing the game is made by sending sensor values from an Arduino Uno located within the box underneath the board with holes to the display via a Raspberry Pi. This is done in order to register the user's moves and provide correct feedback per the tasks given.

The prototype is also evaluated using a qualitative usability test mixed with inspection methods in a controlled environment. The goal is to say something about how the system feels in use and how it can be improved for further testing. Even though missing functionality and faults were discovered, feedback from the participants concludes that the system was intuitive and responsive, making it a good concept for further development.