كيف تعمل ذراع الألعاب؟

تمثل ذراع الألعاب التي تستخدم في ألعاب الحاسب الآلي معجزة تقنية مذهلة في حد ذاتها، فهي تقوم بتحويل القوة البدنية الناتجة عن تحريك الذراع بواسطة يد المستخدم إلى معادلات رياضية رقمية حسب اللغة الثنائية للحاسب (01)، ومع ذراع للألعاب ذات كفاءة عالية لا يدرك اللاعب حقيقة العمليات التي تتم ما بين تحريك الذراع وظهور الحركة على شاشة الحاسب، ويشعر المستخدم كما لو كان يتعامل بشكل مباشر مع العالم الافتراضي لألعاب الحاسب.
أبسط الأنظمة
تقوم الفكرة الأساسية لذراع الألعاب على ترجمة حركة الذراع إلى بيانات إلكترونية يمكن للحاسب أن يتعامل معها.
ولذا لا يعدو التصميم الأساسي لأي ذراع للألعاب أن يشبه التصميم الخاص بأي مفتاح إلكتروني، ولكنه مفتاح إلكتروني من نوع خاص.
حيث يقوم التصميم على وجود ذراع متصلة بقاعدة بلاستيكية في إطار مصنوع من المطاط.
هذه القاعدة البلاستيكية توجد بها لوحة من الدوائر الكهربائية تقع أسفل الذراع مباشرة؛ وتشتمل هذه اللوحة على عدد من الأسلاك المطبوعة التي تتصل بنقاط طرفية للاتصال، مع وجود أسلاك عادية تصل بين نقاط الاتصال هذه وبين الحاسب الآلي.
الأسلاك المطبوعة بدورها تشكل دائرة كهربية مبسطة تتكون من العديد من الدوائر الكهربية الأصغر، حيث تتولى هذه الدوائر نقل الطاقة الكهربية من نقطة اتصال إلى أخرى، وعندما تكون ذراع الألعاب في وضع ثبات تتوقف كافة الدوائر الصغيرة عن العمل وبالتالي لا تنتج الدائرة الكهربية الأكبر أية طاقة كهربائية.
ولكن عندما يتم تحريك الذراع في أي اتجاه فإن ذلك ينتج عنه تنشيط الدوائر الكهربائية الصغيرة، وهي مزودة برؤوس معدنية متناهية في الصغر تتحرك باتجاه لوحة الدائرة الأم نتيجة لتحريك الذراع مما ينتج عنه اكتمال الدائرة الكهربائية على اللوحة الأم ومن ثم توليد تيار كهربي يتدفق عبر الذراع ومنها إلى الحاسب المتصلة به.
وحين يتلقى الحاسب شحنة كهربائية من أي من الأذرع المرتبطة به فإنه يعرف تلقائياً أن الذراع في الوضع الطبيعي الذي يمكن من اكتمال الدائرة الكهربائية، ومع تحريك الذراع باتجاه الأمام أو اليسار فإن ذلك يكمل الدائرة الكهربائية الخاصة بأي من هذين الاتجاهين والتي يتعرف عليها الحاسب.
إلا أن الحاسب ما زال حتى الآن عاجزاً عن معرفة مقدار الحركة التي يتعين عليه أن يتخذها في اتجاه اليمين أو الأمام، وهو أمر مهم للغاية في بعض الألعاب مثل ألعاب سباق السيارات أو الدراجات البخارية، وهو ما ينقلنا إلى الحديث عن التصميم التقليدي التناظري لذراع الألعاب الذي يمكن الحاسب من التعرف على التغير الدقيق في حركة الذراع.
التصميم التقليدي التناظري لذراع الألعاب
لكي تتمكن الذراع من نقل حركتها بشكل دقيق إلى الحاسب فلابد لها وأن تقيس موقع الذراع على محورين أفقي من اليمين لليسار ورأسي من الأعلى للأسفل، وعلى حسب تحرك مؤشر موقع الذراع بين هذين الإحداثين يتم تحديد موقع الذراع على نحو دقيق. وكل ذراع مزودة بمقاومة ذات شكل مقوس وذراع متحرك للاتصال. حيث يقوم الحاسب بنقل التيار الكهربائية إلى الذراع عبر هذه المقاومة وهذه الذراع، والتي تعود ببيانات حركة الذراع عبر مدخل اتصال الذراع بالحاسب الآلي.
ونتيجة لتحريك ذراع الاتصال عبر المقاومة يتم خفض أو زيادة التيار الكهربي المتدفق عبر هذه الدائرة الكهربائية، وبحسب الحركة التي يقطعها الذراع في أي اتجاه يزيد أو يقل عدد المقاومات التي يمر عليها التيار قبل عودته إلى جهاز الحاسب، ومن ثم يتم تحديد موقع الذراع وبشكل دقيق على إحداثيات اليمين (اليسار والأعلى) الأسفل.
والإشارة الكهربائية التي تنتقل إلى جهاز الحاسب إشارة تناظرية لا رقمية؛ فهي عبارة عن موجة متغيرة من المعلومات مثل إشارات المذياع، ولكي يتمكن الحاسب من التعرف عليها فلابد من ترجمتها إلى بيانات رقمية وهو الأمر الذي تتولاه شريحة موضوعة داخل جهاز الحاسب مهمتها تحويل الإشارات التناظرية إلى بيانات رقمية، هذه الشريحة مرتبطة بمكثفات تساعد في عملية تحويل الطاقة التناظرية إلى بيانات رقمية. فعن طريق الوقت الذي يستغرقه المكثف في الشحن أو إعادة الشحن نتيجة الطاقة الداخلة إليه يستطيع المحول أن يحدد بدقة موقع الذراع على إحداثيات اليمين (اليسار والأعلى) الأسفل. هذا التحديد يتم وضعه في صورة رقمية يستطيع الحاسب أن يتعامل معها بكل سهولة.
إضافات جديدة
تمثل مشكلة تحويل الإشارات التناظرية إلى بيانات رقمية إحدى المشكلات الرئيسية في استخدام ذراع الألعاب التي تعمل بالنظام التناظري التقليدي، حيث تكمن المشكلة الرئيسية هنا في عدم دقة عملية تحويل الموجات التناظرية إلى بيانات رقمية، مما يقلل من حساسية الذراع للتحريك، فضلاً عن أن عملية نقل الحركة إلى الحاسب وتعرف الحاسب عليها تستهلك قدراً كبيراً من طاقة الحاسب مما يؤثر على أية عمليات أخرى يمكن القيام بها على الحاسب.
وقد سعى مصنعو ذراع الألعاب من أجل التغلب على هاتين المشكلتين عن طريق وضع محول للموجات التناظرية إلى بيانات رقمية ذات حساسية عالية في الذراع ذاتها أو محول الألعاب، وهو ما يجعل المحول ينقل البيانات في صيغة رقمية إلى الحاسب مباشرة مما يزيد من دقة الذراع ويقلل الأعباء على مشغل الحاسب، وهذا النوع من ذراع الألعاب يتصل بالحاسب عبر مخرج يو إس بي مما يزيد السرعة ويرفع كفاءة الذراع.
حل آخر.. لتجنب هذه المشكلات يتم الاستغناء نهائياً عن النظام التقليدي التناظري في صناعة الذراع واستبداله بحساسات ضوئية يمكنها قراءة حركة الذراع رقمياً.