Scatola per Fuga dalla Quarantena (La Noia): 7 Passaggi (con Immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Questo progetto è stato il mio progetto personale di quarantena di Arduino. Ci ho lavorato costantemente per le prime settimane di quarantena, ma poi ho riscontrato alcuni problemi con i servomotori che non sono riuscito a risolvere facilmente, quindi l'ho messo da parte per alcune settimane. Ma ora con il nostro stato che inizia ad aprirsi di nuovo, ho deciso: non più procrastinare; è ora che finisca questo!

Di giorno sono un programmatore di computer e un consulente di database, ma sono affascinato dalle stanze di fuga e dai puzzle. Sebbene non mi interessi realizzare progetti Arduino che soddisfino esigenze che sono già state affrontate commercialmente (perché dovrei costruire una luce notturna con sensore di luce quando posso acquistarne una per un paio di dollari al negozio?), quando ho deciso di costruirne una mia l'escape room fatta in casa per gli amici alla fine dell'anno scorso, imparare a usare un Arduino in puzzle personalizzati di escape room è diventato improvvisamente qualcosa che mi interessava. Detto questo, non sono affatto un ingegnere elettrico e sto imparando a saldare e utilizzare correttamente i componenti elettrici è stata spesso una sfida! Grazie al cielo per la pletora di esempi e documentazione Arduino su Internet!

Quindi circa una settimana prima che la Carolina del Sud fosse chiusa. Stavo trollando i corridoi nel mio negozio Goodwill locale, e mi sono imbattuto in una scatola di legno con scaffali, una porta e alcuni ganci. Non mi è stato immediatamente chiaro per cosa fosse progettata la scatola, ma ho pensato che con un Arduino dentro, potrebbe essere un buon supporto nella stanza di fuga fatta in casa che stavo pianificando per alcuni amici nel prossimo futuro. Dopo averlo portato a casa, però, l'ho finalmente riconosciuto per quello che era: una stazione di ricarica / posta / chiave di grandi dimensioni. Entro una settimana da quel giro di shopping ci è stato detto di "restare a casa" e ho dato un'altra occhiata alla scatola. Ho pensato che forse potrebbe essere in grado di diventare più di quanto avessi inizialmente pensato. Ho pensato che con tutti i lati e scomparti separati, forse potrebbe essere trasformato in una scatola di puzzle a più passaggi che potrebbe essere condivisa con amici o bambini durante la quarantena al posto di una vera e propria stanza di fuga a stretto contatto. Dal momento che la scatola stessa è fondamentalmente truciolare con una bella finitura, ho voluto progettare qualcosa che richiedesse modifiche minime alla scatola in modo che non avesse bisogno di ritocchi o vernice per coprire buchi o graffi. Pertanto avevo bisogno che i miei puzzle funzionassero con l'architettura esistente dei lati della scatola. Volevo anche progettare abbastanza puzzle da far sembrare che ogni lato della scatola fosse coinvolto in almeno un puzzle. Quindi l'ho guardato per un paio di giorni e ho fatto un brainstorming… In ogni sezione sottostante condividerò i miei pensieri iniziali, i piani e le soluzioni finali per i vari lati della scatola. L'ultima sezione riassumerà la sequenza di riproduzione dall'inizio alla fine e fornirà il mio codice Arduino. Alla fine sono stato in grado di spremere 8 puzzle distinti sulla scatola, che mi sembrava un numero decente per una scatola piccola.

Spero che se questo è il tipo di cosa che ti interessa, i miei appunti e le mie immagini potrebbero darti alcune idee per progettare il tuo.

Forniture

Vari componenti Arduino tra cui:

Scheda ELEGOO MEGA 2560 R3 (Arduino Mega off-brand)

Chiusura Solonoide da 6 Volt

2 o 3 sensori Hall non autobloccanti

3 lampadine LED UV da 10 mm

2 laser rossi

VISDOLL WS2801 Pixel LED String Lights (Indirizzabili individualmente)

3 interruttori a pulsante (interruttori senza serratura impermeabili da 12/17 mm)

HiLetgo lettore mp3 Mini (DFPlayer)

Altoparlante economico

6 fotoresistenze / resistenze dipendenti dalla luce 5mm

Modulo relè 5 Volt Tolako

Sensore di peso della cella di carico digitale AuBreey 5Kg

Anker PowerCore Charger (per alimentare luci e arduino)

Batteria da 9 Volt (per alimentare il solonoide)

Filo (se necessario)

Adattatori (se necessario)

Ponticelli (se necessario)

Schede PCB (se necessario)

Vari resistori (se necessario)

Altre forniture:

Lucchetti a combinazione piccoli

Borse piccole con cerniera (che possono essere bloccate con i lucchetti sopra)

Film plastico di diversi colori o oscurità

Specchietti tipo dentista, telescopici e girevoli

Rondelle e Dadi

Penna UV (inchiostro invisibile)

Piccolo token o personaggio usato per tenere il magnete (ho usato un contenitore di balsamo per le labbra vuoto a forma di volpe)

Spago

Magneti di terre rare

Carta

Ritagli di tessuto

Ritagli di legno

Passaggio 1: il lato dei ganci della scatola

La mia scatola conteneva un lato con due ganci. Avrei potuto rimuoverli completamente, ma come accennato, la scatola stessa era di truciolato e stavo cercando di mantenerla il più priva di cicatrici possibile. Quindi per cosa potrebbero essere usati i ganci sul lato? La risposta ovvia era appendere qualcosa da loro. Ma come si potrebbe trasformare qualcosa appeso a loro in un puzzle? Ho deciso che potrebbe essere una sorta di puzzle di peso. Inizialmente avevo pianificato di collegare ogni gancio a una bilancia individuale, ma dopo aver studiato i sensori di peso e deformazione, mi sono reso conto che probabilmente non avevo spazio per due sensori nella scatola e che usarne solo uno avrebbe reso la programmazione e il lavoro elettrico molto più semplici. Quindi, anche se sapevo che solo uno degli hook avrebbe effettivamente funzionato, non volevo che il giocatore se ne rendesse conto da solo. Ho programmato di realizzare diversi articoli di vari pesi. Il giocatore dovrebbe usare un po' di logica o congetture per capire come dividere equamente questi elementi tra i due ganci. Sarebbe stato bello avere piccoli personaggi o oggetti di metallo carini ma pesanti su collane, ma ho seguito una strada economica e mi sono accontentato di varie rondelle e dadi su spago. Ogni anello di spago dell'hardware è contrassegnato da un peso in grammi. Il giocatore deve dividere l'hardware in due set pari e appendere ogni set a un gancio separato per risolvere il puzzle. Il sensore di peso che ho usato è un sensore di peso a cella di carico HX711 da 5 kg. La sua gamma di peso è probabilmente davvero troppo grande per il lavoro, ma funziona abbastanza bene quando calibrato. Mi ci è voluto un po' di tempo per capire come inserire il sensore di peso nella scatola in modo che un gancio potesse tirare il sensore e registrare il peso. Alla fine sono arrivato alla configurazione nella foto. Il lato statico del sensore è collegato a un blocco avvitato all'interno della scatola. L'altro lato del sensore ha un blocco più piccolo attaccato alla sua parte superiore in cui è avvitato il gancio dall'esterno della scatola (fino in fondo al lato della scatola). Ciò richiedeva l'uso di una vite più lunga e l'apertura dall'esterno del foro in cui era stato inizialmente avvitato saldamente il gancio, in modo da dare un po' di elasticità alla vite del gancio in modo che il sensore di peso potesse rilevare la tensione su di essa.

Dall'esterno, il gancio sembra normale, ma si muove abbastanza da esercitare una certa pressione sul sensore di peso interno e fornire una lettura accurata (quando calibrato).

Passaggio 2: il lato della tasca della posta alta della scatola

Per il lato della scatola contenente una tasca per la posta alta, ho esaminato una serie di idee. Alla fine ho deciso che volevo usare i laser da qualche parte sulla scatola, ed è qui che sono stati finalmente posizionati. Poiché lo scomparto alto è inserito, sono stato in grado di aggiungere due laser in alto e due fotoresistenze sul lato sinistro. Il giocatore deve determinare che ha bisogno di trovare un modo (con specchi) per dirigere un laser su ciascun sensore contemporaneamente. Oltre a dare ai giocatori due specchi portatili, volevo che i giocatori fossero in grado di trovare un modo per posizionare gli specchi individualmente che non richiedesse l'uso di entrambe le mani per tenere gli specchi. Ho pensato a cosa potrebbe funzionare per farlo per molto tempo. Alla fine ho capito che gli specchietti orientabili del dentista potevano fare quello che volevo. Ho pensato che se i loro alberi potessero essere tenuti fermi, le loro funzioni telescopiche e di rotazione potrebbero essere utilizzate per dirigere i raggi laser sul sensore in modo indipendente.

Ho forato un pezzo di legno usando una punta da trapano appena sopra il diametro dell'asta dello specchio in un pezzo di legno di scarto che ho messo nella parte inferiore della tasca laterale. Così gli specchi sono supportati in posizione verticale mentre il giocatore regola la testa per puntare i laser.

I piccoli specchietti telescopici hanno anche il vantaggio di essere abbastanza corti da stare orizzontalmente sotto la parte superiore della tasca, quindi non è immediatamente evidente che ci siano specchi di lato.

Passaggio 3: il lato anteriore a scaffale della scatola

La parte anteriore della scatola aveva due ripiani inclinati. Sapevo di voler usare i due ripiani per puzzle diversi.

Ho deciso che un puzzle avrebbe usato una luce nera per illuminare l'inchiostro UV invisibile, e l'altro puzzle avrebbe usato diversi sensori di luce (fotoresistenze) di fila. Dopo aver sperimentato con una singola lampadina UV che proveniva dall'estremità di una penna a inchiostro invisibile, ho trovato il suo raggio di luce insoddisfacente. Invece ho ordinato lampadine più grandi (10 mm) e ne ho usate tre per illuminare il ripiano superiore su cui avevo disegnato un tradizionale puzzle tangram con inchiostro UV. Ho collegato ogni luce individualmente a un pin di uscita Arduino con un resistore da 100K (cablato in serie avrebbe richiesto più dei 5 volt che stavo fornendo al mio Arduino). Sconosciuto al giocatore, un sensore hall (che rileva la presenza di un forte magnete) è collegato a un resistore e incollato a caldo in un punto particolare dietro il pannello posteriore. Quando le luci nere sono accese, il giocatore deve utilizzare i pezzi di legno del tangram con cui è stato fornito per completare il disegno del tangram. Il pezzo quadrato del tangram ha un magnete di terre rare incorporato e quando viene posizionato nel punto giusto (in alto), il puzzle è completato. Alla fine, sono rimasto soddisfatto di come è venuto fuori questo puzzle. Per lo scaffale inferiore, ho avuto l'idea di creare un puzzle che richiedesse a un giocatore di leggere alcuni indizi e, da questi, di posizionare quattro personaggi nell'ordine corretto da sinistra a destra. Ho pensato di poter creare personaggi (tagliati con il mio Silhouette Cameo) che avessero finestre di pellicola trasparente al loro interno di varie sfumature.

Non conoscendo troppo le fotoresistenze, ho pensato che se i personaggi fossero stati posizionati nell'ordine corretto, le loro pellicole avrebbero influenzato in modo affidabile le letture della luce su ciascuno dei sensori di luce. Ho trovato diverse pellicole di plastica colorate e le ho testate per determinare quali quattro colori di pellicola erano i più distinti l'uno dall'altro. Ma questa idea funzionava meglio in teoria che in realtà.

I sensori di luce non sono in definitiva così affidabili e ho scoperto che anche la minima differenza negli angoli installati influenzava notevolmente la lettura fornita da ciascun sensore, anche se la luce che li illuminava era esattamente la stessa. Detto questo, ero determinato a farlo funzionare e ho trovato un modo per ordinare i personaggi e i loro film sui sensori che 1) non avrebbero mai permesso di risolvere il puzzle per caso e 2) avrebbero potuto essere risolti in modo affidabile in una stanza con luce sufficiente ogni volta. Questi sensori di luce sono cablati esattamente allo stesso modo dei sensori utilizzati con i laser sul lato della posta alta (con un resistore che separa la gamba non positiva a un pin negativo e di ingresso). C'è un sacco di documentazione su come collegare queste cose là fuori.

Poiché non sapevo quanta luce ci sarebbe stata quando i giocatori hanno tentato questo puzzle, invece di controllare valori specifici o differenze tra le misurazioni, ho solo controllato per assicurarmi che la mia pellicola più leggera avesse una lettura più alta della successiva pellicola più leggera, e che film aveva una lettura più alta del successivo, e così via.

I miei indizi di ordinazione, con riferimenti Covid-19 per divertimento, sono raffigurati. Un'altra cosa che inizialmente non vedevo l'ora di fare con questa scatola era di avere degli scomparti nascosti sopra gli scaffali che si aprissero automaticamente quando un giocatore risolveva un puzzle per fornirgli i rifornimenti per il puzzle successivo. C'è una quantità significativa di spazio sopra ogni ripiano per farlo. Quindi ho installato due pannelli di cerniere e ho fatto qualche sperimentazione cercando di usare piccoli servomotori per aprire i pannelli, ma non sono un ingegnere meccanico e non sono riuscito a farlo funzionare bene. Ho messo da parte il progetto per alcune settimane frustrato.

Dopo alcune settimane, ho deciso che avrei dovuto portare a termine questo progetto, era meglio scartare l'idea di spostare le porte. Per risolvere il problema della fornitura di rifornimenti al giocatore, ho trovato una soluzione molto semplice descritta in The Top of the Box Step di seguito.

Passaggio 4: la parte superiore della scatola

La parte superiore della scatola ha un coperchio che si apre. Inizialmente avevo pianificato di bloccare il coperchio e di sbloccarlo e aprirlo solo quando alcuni puzzle erano stati completati con successo. Ma dopo che la mia idea di compartimenti segreti ad apertura automatica si è rivelata troppo difficile da implementare in un ragionevole lasso di tempo, e ho capito che avevo bisogno di una soluzione più semplice. Ho deciso di mantenere la parte superiore sbloccata e di usarla semplicemente per conservare le "rifornimenti" con cui il giocatore sarebbe stato premiato al completamento di ogni puzzle. Ma come potevo limitare i giocatori solo ai rifornimenti che avrebbero dovuto ricevere quando avrebbero completato ogni puzzle? La mia semplice risposta era di avere piccole borse con lucchetti. Ogni volta che un giocatore risolve un puzzle che ha una ricompensa, viene annunciata la combinazione del lucchetto corrispondente e il giocatore può testare i lucchetti per capire quale borsa può aprire.

Questa è stata una soluzione facile e ha notevolmente semplificato la meccanica della scatola senza compromettere troppo il divertimento nella risoluzione dei puzzle. E mi ha permesso di finire finalmente la scatola! Ultimate la parte superiore della scatola ha anche finito per immagazzinare una discreta quantità di componenti elettrici dalle luci, dai pulsanti e dai laser.

Passaggio 5: il lato della porta sul retro della scatola

Ho sempre pensato che la porta sul retro della scatola avrebbe contenuto il "premio" per aver risolto tutti gli enigmi della scatola. Come si è scoperto, però, ci sono così tanti cavi, caricabatterie e altri componenti elettrici che non c'è molto spazio per altro. Per il puzzle su questo lato, inizialmente ho pensato che mi sarebbe piaciuto avere una griglia di compensato che si adattasse sul retro della porta attraverso la quale un gettone con un magnete nella sua base si sarebbe fatto strada in un labirinto, ma non avevo modo di tagliare una griglia di legno, e ho deciso che un labirinto su un pezzo di carta o tessuto poteva funzionare altrettanto bene anche se non era altrettanto bello. Alla fine non ho nemmeno fatto un vero labirinto. Ho appena realizzato un semplice percorso usando il vinile termoadesivo su un pezzo di tessuto di lino. Il tessuto si attacca alla porta con dei magneti (incassati nella parte posteriore della porta). Il giocatore sposta il suo gettone (contenente un magnete nella base) da "inizio" a "fine" e nel processo attiva un sensore di sala per completare con successo il puzzle e sbloccare il blocco del solenoide sulla porta. (Per rendere un po' più difficile "imbrogliare" [o andare direttamente alla fine], stavo per aggiungere un secondo sensore di hall da qualche parte sul percorso, ma poiché il percorso è comunque così semplice, sembrava eccessivo.) Il mio "segno" è solo un vecchio contenitore di balsamo per le labbra che inserisce un magnete di terre rare nella sua base.

Il solenoide è alimentato da una batteria da 9 volt e collegato ad Arduino tramite un relè da 5 volt.

Sebbene il puzzle sia semplice, si spera che la sfida per alcuni giocatori sia che non sia immediatamente evidente cosa dovrebbe essere fatto con il tessuto, il gettone e i magneti quando si trovano nella borsa delle scorte.

Passaggio 6: luci, pulsanti e suoni

Sapevo che volevo che la scatola del puzzle avesse luci e suoni. Ho anche pensato che se avessi avuto dei pulsanti avrei avuto molta più flessibilità con i puzzle che avrei potuto creare. Decido di aggiungere i pulsanti e le luci intorno alla parte superiore della scatola per mantenerla il più ordinata possibile. Ho praticato 4 fori su ogni lato. Le luci utilizzate sono 9 LED multicolori indirizzabili individualmente su una singola stringa. Richiedono una batteria aggiuntiva dall'esterno di Arduino, ma sono facili da programmare. Questo è stato il mio primo esperimento con i pulsanti Arduino. I pulsanti richiedevano anche resistori cablati su di essi. C'è un sacco di documentazione sui pulsanti là fuori. Il suono è stato fornito da un lettore mp3 DFPlayer collegato a un singolo altoparlante economico che ho preso da un altoparlante docking economico. Ho avuto alcuni problemi con il riferimento ai file con nomi o addirittura numeri (vedi codice), ma alla fine non è stato troppo difficile capire come farlo funzionare. Con tre luci e 1 pulsante su ciascuno dei tre lati (sinistro, destro e anteriore), ho cercato di trovare idee per i puzzle. Alla fine ho deciso per un puzzle a colori, un puzzle con luce lampeggiante e un puzzle con una storia d'ascolto. Per il puzzle dei colori, le due luci esterne su ciascun lato sono impostate sui colori primari. La luce interna è inizialmente spenta. Il giocatore preme il pulsante per accendere e cambiare il colore della luce nel colore secondario corretto. Ad esempio, se i due esterni sono Rosso e Blu, la luce interna deve essere impostata su Viola. Per il puzzle lampeggiante, faccio lampeggiare le due luci esterne su ciascun lato della scatola il numero di volte corrispondente alla loro posizione. Da sinistra a destra, 1, 3, 4, 6, 7, 9. La luce centrale su ciascun lato deve essere sincronizzata con la sua posizione premendo il pulsante quel numero di volte. Alla fine il puzzle è vinto dalla luce in posizione 1 che lampeggia una volta, la luce in posizione 2 lampeggia due volte, fino alla luce in posizione 9 che lampeggia 9 volte. Per il puzzle di ascolto, viene letta una storia registrata. La storia contiene le parole SINISTRA e DESTRA più volte. I pulsanti sinistro e destro devono essere premuti nello stesso ordine della storia per completare il puzzle. Inoltre, le luci e il suono sono entrambi usati per indicare che il giocatore ha completato con successo determinati enigmi, per dare al giocatore le combinazioni dei sacchi di rifornimento e per fargli sapere che ha risolto l'intera scatola.

Passaggio 7: la sequenza e il codice di riproduzione

Il gioco della scatola è sequenziale. Gli 8 puzzle devono essere risolti in ordine. E sebbene ci siano numerose possibilità per ordinare i puzzle, questo è quello con cui ho finito: la scatola dei puzzle si avvia dal giocatore (o dalla guida della scatola, AKA me) premendo contemporaneamente i pulsanti sinistro e destro. Le luci colorate del puzzle sono illuminate e il giocatore deve determinare che deve impostare le luci centrali su ciascuno dei 3 lati con il colore secondario corretto (arancione, verde, viola).

Dopo aver impostato correttamente i colori, i laser sopra la tasca della posta vengono accesi e il giocatore deve trovare gli specchi nascosti e usarli per dirigere i raggi laser sui sensori laser.

Successivamente inizia il puzzle delle luci lampeggianti. Il giocatore preme il pulsante in modo che la luce centrale su ciascun lato lampeggi il numero corretto di volte e, al termine, 1) viene letto un numero per la combinazione di uno dei sacchi di rifornimento e 2) le luci UV si accendono.

La prima borsa contiene i pezzi del tangram in legno. Il giocatore vede il contorno illuminato ai raggi UV del puzzle tangram e completa la forma con i pezzi di legno. Quando viene posizionato il pezzo in alto, il puzzle è risolto e viene riprodotto un messaggio che sostanzialmente dice al giocatore di premere il pulsante anteriore per continuare.

Quando il giocatore preme quel pulsante frontale, il puzzle inizia la storia SINISTRA-DESTRA. Può ripetere di nuovo la storia premendo di nuovo il pulsante anteriore. Alla fine si rende conto che deve premere i pulsanti sinistro o destro ogni volta che la storia dice una delle direzioni.

Quando ha completato correttamente la sequenza dei pulsanti SINISTRA-DESTRA, viene annunciato un altro messaggio con la combinazione di un'altra borsa di rifornimento. Questa volta la borsa contiene gli anelli di spago appesantiti. I numeri sui loop danno al giocatore suggerimenti che ha bisogno di dividerli in pile uguali. Quando si mette lo stesso peso su ogni gancio (in realtà è solo il gancio destro che misura, però), viene annunciata un'altra combinazione.

Questa volta il sacchetto delle scorte contiene i personaggi con pellicola colorata e gli indizi per istruire il giocatore su come ordinare i personaggi. Il giocatore li posiziona nell'ordine corretto e infine viene fatto l'annuncio per l'ultima combinazione di sacchi di rifornimento.

L'ultimo sacchetto contiene il tessuto di lino con inizio->fine linea, 5 minuscoli magneti e un gettone con un magnete nascosto nella base. Il giocatore muove il segnalino dall'inizio alla fine, e la porta posteriore è finalmente sbloccata e luci e suoni annunciano che il giocatore è il Grande Vincitore.

Con così tanti sensori di input e output, avevo bisogno di più pin di quelli che Arduino Uno o Nano potevano fornire. Ultimate ho usato un Mega off-brand. Ho usato una combinazione di 1) saldatura direttamente ai sensori e fili positivi e negativi e 2) pin dei ponticelli inseriti direttamente nel Mega. Non mi è piaciuto particolarmente come si sentono i pin dei jumper nel Mega (un po' sciolti), quindi ho usato della colla a caldo per dare loro un po' più di supporto. E per ora funziona, e non vedo l'ora che ci giochino più persone!

Fammi sapere se hai domande specifiche sui materiali di consumo o sui metodi che ho usato per completare questa scatola e farò del mio meglio per rispondere.

Se ti piace l'idea di utilizzare un Arduino per creare puzzle di tipo Escape Room, ti consiglio di iscriverti a Playful Technology su YouTube. L'host, Alastair, è il mio eroe Arduino!

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