M5Stampを用いたデジタルアトラクションの製作

高校3年生、人生最後の文化祭！デジタルを駆使し、体を使った体験型アトラクションを製作。

• 学生優秀賞M5Stack Japan Creativity Contest 2024

動画

開発素材

ツール

Unity

3Dプリンター

ESPNOW

NFC RFID

figma

デバイス

Arduino

M5Stamp

API

Google Apps Script

システム構成

アトラクションの概要

来場者は２つのチームに分かれ、３つのゲームを体験しその合計スコアで競います。 チームの代表者にはNFCタグを内蔵したリストバンド（スコアバンド）を装着してもらい、ゲームごとに専用のリーダーにかざすことで獲得したスコアを管理します。

Visitors will be divided into two teams and compete in three games for a total score. Team representatives will wear wristbands (scorebands) with built-in NFC tags, which they will hold up to a special reader for each game to manage their scores.

各ゲームの説明

シューティング Shooting

このゲームは反射神経を競います。 正面には８つの的があり、その中からランダムで２つの的が光ります。光った的をいち早く撃つことのできたチームに得点が加算されます。

メインシステムのマイコンはUSBでパソコンと接続し、専用のアプリケーションとシリアル通信をすることで獲得したスコア、残り時間等の情報を画面に表示しています。

システム２のマイコンはESP-NOWを用いた無線通信によってメインシステムのマイコンとデータのやり取りを行い、ゲームの開始やリセットを行います。また、ゲームが終了するとスコアバンドへの書き込みを開始します。

This game is a reflex competition. There are eight targets in front of the game, and two of them light up at random. The team that can shoot the lighted targets first will be awarded points.

The microcontroller of the main system is connected to a PC via USB and communicates serially with a dedicated application to display information on the screen, such as the score obtained and the remaining time.

The microcontroller of System 2 exchanges data with the microcontroller of the main system via wireless communication using ESP-NOW to start and reset the game. It also starts writing to the score band when the game is finished.

だるまさんが転んだ Mr,Daruma fell over

このゲームでは、瞬発力や判断力を競います。 AチームのレーンとBチームのレーンにそれぞれ入ります。レーンには、表面にピクトグラムが描かれているボタンが等間隔で計8個設置されています。ゲームが始まると正面に設置されたモニターに１つ、ピクトグラムが表示されるので同じ絵柄のボタンを探し、押すことで得点が加算されます。ただし、１つ制限があります。だるまがこちらを向いている間は、動くことができません。ランダムなスピードで音声が読み上げられ、だるまがこちらを向いていない時のみ動くことができます。ライフが５つあり、動いてしまった場合は１つずつ減ります。ライフが無くなった以降は減点が始まります。

システム１は、モーションセンサーで両レーンのプレイヤーの動きを監視します。また、パソコンとUSBで接続し専用のアプリケーションにデータを送信します。

システム２は、スコアバンドの書き込みを行います。また、パソコンとUSBで接続し専用のアプリケーションにデータを送信します。

システム３は、両レーンのボタンの状況を監視します。また、ボタンの押下を検知するとESP-NOWを用いてデータを送信します。

In this game, you will compete with your quickness and judgment. The players enter the lanes of Team A and Team B, respectively. In the lanes, there are a total of eight buttons with pictograms on their surfaces at equal intervals. When the game starts, a pictogram is displayed on the monitor in front of the game room, and points are awarded by finding and pressing the button with the same pictogram. However, there is one restriction. While the Daruma doll is facing you, you cannot move. You can move only when the voice is read out at a random speed and Daruma is not looking at you. The players has five lives, which are reduced by one if he moves. After the number of lives is lost, points will start to be deducted.

System 1 uses motion sensors to monitor the movements of players in both lanes. It is also connected to a PC via USB and sends data to a dedicated application.

System 2 writes the score band. It is also connected to a PC via USB and sends data to a dedicated application.

System 3 monitors the status of the buttons in both lanes. When a button press is detected, data is sent using ESP-NOW.

大縄跳び Long jump rope

このゲームでは、俊敏性を競います。 各チームから２人ずつ参加し、感圧センサーを内蔵したパネルの上に立ちます。四方八方から縄がやって来るので、そのタイミングに合わせて跳ぶことで得点が加算されます。ただし、赤色の縄は跳ぶと加点、緑色の縄は跳ぶと逆に減点されます。

メインシステムは４つの感圧センサーからデータを収集しプレイヤーの状況を判別します。また、パソコンとUSBで接続し専用のアプリケーションにそのデータを送信します。ゲーム開始時にはスコアバンドの読み取りを行います。

プロジェクターを２台使用し、正面と背後の両側から映像を投影することでプレイヤーによる影を軽減しています。また、4chのスピーカーを用いて縄の来る方向から音が聞こえるようにしました。

In this game, players compete for agility. Two players from each team stand on a panel with built-in pressure sensors. Ropes are coming from all directions, and points are awarded for jumping at the right time. However, points are awarded for jumping on the red ropes, and points are deducted for jumping on the green ropes.

The main system collects data from four pressure-sensitive sensors to determine the player's situation. The system is also connected to a PC via USB and transmits the data to a dedicated application. At the start of the game, the score band is read.

Two projectors are used to project images from both the front and rear sides to reduce shadows cast by players. We also used 4-channel speakers so that sound can be heard from the direction from which the rope comes.

Spot 3.0

ESP-NOWを用いて3つのゲームのシステムと通信をし、ゲームの進行状況をLEDで表示します。廊下にいる担当者が、来場者の案内をスムーズに行うために開発しました。

It communicates with three game systems using ESP-NOW and displays game progress on LEDs. The system was developed to enable personnel in the hallway to smoothly guide visitors.

制御照明 Lighting Manager

ESP-NOWを用いて通信をし、シューティングと大縄跳びのゲームの照明を管理します。

Communicates using ESP-NOW to manage the lighting for the shooting and jump rope games.

スコアバンド Score Band

バンドの内部にはNFCタグを内蔵しています。M5stack社の"RFID 2 Unit"を使用しNFCタグのデータの読み書きを行なっています。RFID 2 Unitは、他社の製品と比べて小型で安価であるため導入が容易でした。

The RFID 2 Unit from M5stack is smaller and less expensive than other NFC products, making it easy to install.

Google Apps Script

Unity側で実装し、ゲームが終了する毎に各チームの獲得したスコアをGoogle Spread Sheetに入力する仕組みを追加しました。これにより、技術チームが会場にいない場合でもゲームが正常に進行しているかどうかを確認できるようになりました。

We implemented it on the Unity side and added a mechanism to input each team's score into a Google Spread Sheet at the end of each game. This made it possible to check whether the game was progressing normally even when the technical team was not at the venue.

ストーリー

去年、私たちのクラスではM5Stampを用いたサバイバルゲームを製作し、多くの人に楽しんでいただくことができました。そこで、今年は富士急ハイランドにある「絶望要塞」を参考にしたアトラクションを製作することにしました。文化祭の６ヶ月前から開発を開始し、技術チームで意見を出し合いながら、クラスメイトの協力によってついに完成させることができました。

今年は去年の反省点を生かし、来場者の回転効率を1.5倍にし、より多くの方に体験していただけるようにしました。また、昨年に十分に追加することのできなかった照明や音響に関しても強化していきます。

M5Stampは無線通信等の機能を備えているのにも関わらず、小型で安価であるため学生である私たちでも容易に多数導入することができました。

8月末に文化祭が開催されるため、まだ完成していない装飾や照明等を残り期間で完成させたいと思います。

Last year, our class produced a survival game using M5Stamp and many people enjoyed it. So this year, we decided to create an attraction based on the “Fortress of Despair” at Fujikyu Highland. We started development 6 months before the festival, and finally completed it with the help of our classmates while exchanging opinions in the technical team.

This year, we made use of the lessons learned from last year to increase the visitor turnover efficiency by 1.5 times so that more people could experience the event. We will also enhance the lighting and sound, which we were not able to adequately add last year.

The M5Stamp is small and inexpensive, even though it is equipped with wireless communication and other functions, so we, as students, were able to easily install a large number of them.

The festival will be held at the end of August, and we would like to complete the decorations, lighting, etc. that have not yet been completed in the remaining time.

2024/9/15追記

文化祭が終了しました

文化祭は8/30校内公開、8/31一般公開で終了しました。 準備に想定より多くの時間を要したため、公開までに十分なテスト運営ができず、1日目は多くのトラブルが発生しましたが、クラスメイトの協力もありなんとか終えることができました。 大縄跳びでは、想定よりもセンサーの損傷が激しかったため、２日目では急遽プレイヤーの認識方法を感圧センサーから、アルミホイルを用いた方法に変更しました。アルミホイルを極板にして地面に貼り付け、プレイヤーにはアルミホイルでできた靴を装着してもらいます。アルミの靴により極板が繋がることで、プレイヤーを認識します。元々コンパレーターを用いて識別していたため、基板側の回路は変えずに変更することができました。

初日で起きた不具合を全て解消したため、２日目は特に大きなトラブルもなく運営でき、昨年に続き多くの方に体験していただけました。そして、昨年は惜しくも逃してしまったHR企画最優秀賞をいただくことができました！悔いの残らない最高の文化祭になりました。協力してくださった先生方には感謝申し上げます。

https://youtu.be/uyfTcNL6b5c

開発日程

2023年

11月：NFCの研究（yuto_126が興味本位で研究してましたが、後にスコアバンドとして活用できました)

2024年

２月：企画決定、技術チーム結成（当時は6人でしたが、最終的には10人以上になりました）

　　　スコアバンドの開発開始、Figmaを使い共同でUnityの画面デザインを作成 　　　UnityでのシステムApp開発開始 ３月：スコアバンドの量産開始

４月：シューティング完成

７月：大縄跳び、だるまさんが転んだ完成

８月：LEDテープによる照明やエフェクトを追加 　　　文化祭

メンバー

川口市立高校 2024年度 ３年理数科

• 

  ゆうと @yuto_126

  • ハードウェア開発
  • Unityプログラミング、映像作成
  • 3Dprinting

• 

  ゆい @iga0804

  • ハードウェア開発
  • 環境構築
  • 立体音響システム

• 

  ひろ @hiro_06

  • だるまさんが転んだ　画面デザイン
  • 受付システム開発
  • 3Dモデラー

• 

  ゆうか @yuka_sss

  • だるまさんが転んだ システム構築
  • 動画制作監督
  • センサー感度調整

関連イベント

• M5Stack Japan Creativity Contest 20242024-06-01 開催

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