Đồ án tốt nghiệp: Xây dựng ứng dụng trò chơi chạy trạm có sử dụng Vuforia

Đồ án tốt nghiệp xây dựng ứng dụng trò chơi chạy trạm kết hợp công nghệ AR Vuforia trên nền tảng MEAN Stack và PWA, hỗ trợ tổ chức team building.

• Tác giả: Văn Quốc Uy
• Người hướng dẫn: ThS. Lương Vĩ Minh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thông Tin
• Đề tài: Xây Dựng Ứng Dụng Trò Chơi Chạy Trạm Có Sử Dụng Vuforia
• Loại tài liệu: Graduation Project
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Đồ án Tốt nghiệp Game Chạy Trạm AR

Đồ án tốt nghiệp game chạy trạm AR là một ứng dụng tiên tiến kết hợp công nghệ Thực tế Tăng cường (AR) với Vuforia để tạo ra trải nghiệm giải trí độc đáo. Trò chơi chạy trạm truyền thống được nâng cấp bằng công nghệ Vuforia, cho phép người chơi tương tác với các đối tượng ảo trong môi trường thực. Đề tài này được thực hiện tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM bởi sinh viên Văn Quốc Uy, khóa K16, ngành Công Nghệ Thông Tin, dưới sự hướng dẫn của thạc sĩ Lương Vĩ Minh. Ứng dụng này giúp các doanh nghiệp, đoàn thể và tổ chức tổ chức các hoạt động team building hiệu quả hơn, tăng cường tinh thần đoàn kết và gắn kết giữa các thành viên.

1.1. Tầm quan trọng của Trò chơi Chạy Trạm trong Team Building

Trò chơi chạy trạm là một hoạt động team building được tổ chức thường xuyên trong năm với nhu cầu sử dụng rất cao. Mỗi doanh nghiệp, đoàn thể hay tổ chức đều cần hoạt động này để gắn kết nhân viên, tăng tinh thần đoàn kết và cải thiện hiệu suất công việc. Ứng dụng công nghệ thông tin vào lĩnh vực này giúp tối ưu hóa quá trình tổ chức và vận hành, làm cho trò chơi trở nên hấp dẫn và hiệu quả hơn.

1.2. Mục tiêu và Tiềm năng Phát triển

Mục tiêu chính của đề tài là xây dựng một ứng dụng hoàn chỉnh hỗ trợ tổ chức và vận hành game chạy trạm AR. Tiềm năng phát triển của đề tài rất lớn, với khả năng ứng dụng cao trong các lĩnh vực kinh doanh du lịch, giải trí và phát triển tổ chức. Việc kết hợp công nghệ Vuforia AR với trò chơi truyền thống tạo ra một sản phẩm công nghệ mới mẻ, sáng tạo.

II. Nền tảng Công nghệ Vuforia và AR

Vuforia là một nền tảng phát triển ứng dụng Thực tế Tăng cường (AR) hàng đầu, cung cấp các công cụ mạnh mẽ để nhà phát triển tạo ra các ứng dụng AR chuyên nghiệp. Công nghệ này cho phép phát hiện và theo dõi các đối tượng trong thế giới thực, từ đó hiển thị các nội dung ảo phù hợp. Vuforia hỗ trợ nhiều nền tảng khác nhau bao gồm iOS, Android và các thiết bị hỗ trợ AR khác. Thư viện lập trình Vuforia cung cấp các API mạnh mẽ, giúp nhà phát triển dễ dàng tích hợp tính năng AR vào ứng dụng của mình.

2.1. Các Tính năng Chính của Vuforia

Vuforia cung cấp nhiều tính năng nổi bật như Image Target Recognition (nhận diện hình ảnh), 3D Object Recognition (nhận diện đối tượng 3D), Cloud Recognition (nhận diện qua đám mây). Nó hỗ trợ theo dõi vị trí và hướng của camera thực, cho phép đối tượng ảo được định vị chính xác. Vuforia Studio cung cấp giao diện trực quan cho việc phát triển, không cần lập trình phức tạp.

2.2. Công cụ Hỗ trợ của Vuforia cho Nhà phát triển

Vuforia cung cấp Target Manager để quản lý các mục tiêu nhận diện, Vuforia Studio cho phát triển nhanh, và SDK để tích hợp vào các ứng dụng hiện có. Các công cụ này được thiết kế để tối ưu hóa hiệu năng và cải thiện trải nghiệm người dùng, giúp game chạy trạm AR hoạt động mượt mà trên các thiết bị di động.

III. Kiến trúc Hệ thống và Công nghệ Backend

Ứng dụng game chạy trạm AR sử dụng MEAN Stack như một nền tảng phát triển toàn diện, bao gồm MongoDB, Express, Angular và Node.js. MEAN Stack cho phép phát triển ứng dụng web hiện đại với khả năng mở rộng cao. Strapi được sử dụng như một hệ thống quản lý nội dung (CMS) mạnh mẽ để quản lý dữ liệu game. Ngoài ra, Progressive Web Apps (PWA) được áp dụng để tạo ứng dụng hoạt động tốt trên các thiết bị khác nhau, với khả năng offline và cài đặt như ứng dụng native.

3.1. MEAN Stack Nền tảng Phát triển Toàn diện

MEAN Stack gồm Node.js (backend runtime), Express (web framework), Angular (frontend framework) và MongoDB (database). Kiến trúc này cho phép phát triển ứng dụng full-stack bằng JavaScript. Ưu điểm chính là hiệu suất cao, mở rộng dễ dàng và cộng đồng lớn. Công nghệ này phù hợp hoàn hảo cho game chạy trạm AR vì cung cấp khả năng xử lý real-time và quản lý người dùng hiệu quả.

3.2. Strapi và PWA cho Trải nghiệm Người dùng Tối ưu

Strapi là headless CMS cho phép quản lý dữ liệu game một cách linh hoạt thông qua API RESTful. Progressive Web Apps (PWA) cung cấp trải nghiệm như ứng dụng native nhưng chạy trên trình duyệt web. PWA hỗ trợ offline mode, push notifications và cài đặt nhanh, tạo ra ứng dụng game chạy trạm dễ tiếp cận hơn.

IV. Thiết kế và Triển khai Ứng dụng Game Chạy Trạm AR

Quá trình thiết kế ứng dụng game chạy trạm AR bao gồm phân tích yêu cầu hệ thống, thiết kế kiến trúc tổng quan và thiết kế cơ sở dữ liệu. Sơ đồ phân rã chức năng giúp xác định các module chính như quản lý trạm, quản lý người chơi, và tính điểm. Giao diện người dùng được thiết kế trực quan, dễ sử dụng trên cả desktop và thiết bị di động. Môi trường phát triển sử dụng Visual Studio Code, Node.js, MongoDB. Ứng dụng được triển khai trên server cloud hoặc on-premise tùy theo nhu cầu của tổ chức.

4.1. Phân tích Yêu cầu và Thiết kế Kiến trúc

Phân tích yêu cầu xác định các chức năng cần thiết như quản lý trạm game, theo dõi điểm số người chơi, và giao tiếp real-time. Kiến trúc hệ thống được thiết kế với phân tách rõ ràng giữa frontend (Angular), backend (Node.js/Express) và database (MongoDB). Thiết kế này đảm bảo tính mở rộng và bảo trì dễ dàng.

4.2. Triển khai và Hướng Phát triển Tương lai

Ứng dụng được triển khai với các module hoàn chỉnh hỗ trợ quản lý trò chơi từ đầu đến cuối. Hướng phát triển tương lai bao gồm tích hợp thanh toán điện tử, thêm các mini-game mới, cải thiện đồ họa AR và mở rộng sang các nền tảng khác. Ứng dụng có tiềm năng trở thành nền tảng team building hàng đầu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

LỜI MỞ ĐẦU. vii MỤC LỤC. viii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT. xi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU.

xii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ. xiv TỔNG QUAN. Lý do chọn đề tài. Tại sao lại chọn đề tài là trò chơi chạy trạm?.

Giới thiệu trò chơi chạy trạm. Tại sao lại cần ứng dụng về trò chơi chạy trạm?. Mục tiêu đề tài. Bố cục của báo cáo.

Giới thiệu Vuforia. Tính năng của Vuforia. Công cụ hỗ trợ của Vuforia cung cấp cho nhà phát triển. Khai thác thư viện lập trình Vuforia cho đề tài.

Giới thiệu MEAN Stack. Kiến trúc làm việc của MEAN Stack. Lợi ích của MEAN Stack. Giới thiệu Node.

Ưu điểm và lý do sử dụng Node. Giới thiệu Angular. Ưu điểm và lý do sử dụng Angular. Giới thiệu MongoDB.

Ưu điểm và lý do sử dụng MongoDB. Giới thiệu Express. Ưu điểm và lý do sử dụng Express. Giới thiệu Strapi.

Các tính năng nổi bật của Strapi. Ưu điểm và lý do sử dụng Strapi. Giới thiệu PWA. Các khái niệm cơ bản cảu PWA.

Ưu điểm và lý do sử dụng PWA .27 PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG. Phân tích hệ thống. Đặc tả hệ thống. Yêu cầu đặt ra.

Thiết kế hệ thống. Kiến trúc tổng quan hệ thống. Sơ đồ phân rã chức năng. Thiết kế cơ sở dữ liệu.

Thiết kế giao diện. Môi trường phát triển ứng dụng. Môi trường triển khai ứng dụng.99 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN. Những vấn đề gặp phải trong khi nghiên cứu và xây dựng ứng dụng.

Hướng phát triển .101 Tài liệu tham khảo .102 x DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT PWA: Progressive Web Apps AR: Augmented Reality UWP - Universal Windows Platform API: Application Programming Interface SDK: Software Development Kit JSON: JavaScript Object Notation MVC: Model -View - Controller I/O: Input/Output BSON: Binary JSON RAM: Random Access Memory CMS: Content Management System App: Application xi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3. Diễn giải kiến trúc hệ thống. Bảng thuộc tính của collection "Projects". Bảng thuộc tính của collection "Stations".

Bảng thuộc tính của collection "Teams". Bảng thuộc tính của collection "Teamlogs". Bảng thuộc tính của collection "Teamdetails". Bảng thuộc tính của collection "Users-permissions_user".

Bảng thuộc tính của collection "Users-permissions_role". Danh sách các Actor. Danh sách các Use-case. Chi tiết chức năng đăng nhập của người quản trị.

Chi tiết chức năng sửa hồ sơ cá nhân của người quản trị. Chi tiết chức năng đổi mật khẩu của người quản trị. Chi tiết chức năng đổi ảnh đại diện của người quản trị. Chi tiết chức năng tìm kiếm người dùng của người quản trị.

Chi tiết chức năng thông tin người dùng của người quản trị. Chi tiết chức năng khóa/mở khóa người dùng của người quản trị. Chi tiết chức năng đăng xuất của người quản trị. Chi tiết chức năng đăng ký của người dùng.

Chi tiết chức năng đăng nhập của người dùng. Chi tiết chức năng sửa hồ sơ của người dùng. Chi tiết chức năng đổi mật khẩu của người dùng. Chi tiết chức năng đổi ảnh đại diện của người dùng.

Chi tiết chức năng thêm dự án của người dùng. Chi tiết chức năng sửa dự án của người dùng. Chi tiết chức năng xóa dự án của người dùng. Chi tiết chức năng thêm trạm của người dùng.

Chi tiết chức năng sửa trạm của người dùng. Chi tiết chức năng xóa trạm của người dùng. Chi tiết chức năng thêm đội của người dùng. Chi tiết chức năng sửa đội của người dùng.

Chi tiết chức năng xóa đội của người dùng. Chi tiết chức năng thêm thành viên trong đội của người dùng. Chi tiết chức năng xóa thành viên trong đội của người dùng. Chi tiết chức năng khởi động/dừng dự án của người dùng.

Chi tiết chức năng xem lộ trình các đội. Chức năng xem vị trí của các thành viện trong đội. Chi tiết chức năng tham gia dự án của người dùng. Chi tiết chức năng tham gia trò chơi của người dùng.

Chi tiết chức năng xem lộ trình đội của người dùng. Chi tiết chức năng xem thông tin thành viên đội của người dùng. Chi tiết chức năng đăng xuất .60 xiii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ Hình 1. Loại hình team building hội thao.

Loại hình team building lửa trại. Loại hình team building đêm gala. Loài hình team building gameshow. Loại hình team building trong nhà.

Loài hình team bulding ngoài trời. Giải mật thư trong trò chơi chạy trạm. Thực hiện thử thách trạm trong trò chơi chạy trạm. Ví dụ minh họa thức tế tăng cường.

Ví dụ mình họa ứng dụng Vuforia. Tính năng Image Targets của Vuforia. Tính năng Multi Targets của Vuforia. Tính năng Cylinder Targets của Vuforia.

Tạo tài khoản Vuforia. Tạo Vuforia License Key. Tạo Vuforia License Key. Vuforia License Key.

Tạo cloud database Vuforia. Tạo cloud database Vuforia. Target trong cloud database khi "Hide Features". Target trong cloud database khi "Show Features".

Package npm vuforia-api. Kiến trúc làm việc của MEAN Stack. Khác biệt giữa RDBMS và MongoDB. Tính năng Content-Type Builder của Strapi.

Tính năng API Endpoints của Strapi. Tính năng Media Library của Strapi. Tính năng Role & Permissions của Strapi. Kiến trúc tổng quan hệ thống.

Sơ đồ phân rã chức năng. Lược đồ cơ sở dữ liệu. Giao diện trang chủ. Giao diện trang đăng nhập.

Giao diện trang đăng ký. Giao diện trang chính người quản trị. Giao diện trang quản lý account của người quản trị. Chức năng tìm tài khoản của người quản trị.

Chức năng xem thông tin tài khoản của người quản trị. Giao diện trang chính của người dùng. Giao diện trang chỉnh sửa hồ sơ. Chức năng đổi mật khẩu.

Giao diện trang tạo trò chơi chạy trạm. Giao diện trang trò chơi chạy trạm đã tạo. Chức nắng xóa, theo dõi lộ trình trò chơi chạy trạm. Giao diện trang sửa trò chơi chạy trạm.

Chức năng tạo trạm. Chức năng tạo đội. Giao diện trang sửa trạm. Giao diện trang sửa trạm.

Giao diện trang sửa trạm. Giao diện trang sửa trạm. Giao diện trang sửa trạm. Giao diện trang sửa đội.

Chức năng chỉnh lộ trình trạm của đội. Giao diện trang theo dõi lộ trình đội của người tạo trò chơi chạy trạm. Giao diện trang theo dõi lộ trình đội của người tạo trò chơi chạy trạm. Giao diện trang theo dõi lộ trình của 1 đội.

Chức năng theo dõi vị trí các thành viên trong đội. Giao diện trang các trò chơi chạy trạm tham gia. Giao diện trang thông tin chi tiết trò chơi chạy trạm tham gia. Giao diện trang chính khi tham gia vào trò chơi chạy trạm.

Giao diện trang nhận mật thư. Giao diện trang quét mã vào trạm. Giao diện trang nhập mật khẩu vào trạm. Giao diện trang thử thách trạm.

Giao diện trang khi hoàn thành hết tất cả trạm và trò chơi kết thúc. Giao diện trang xem lộ trình của đội mình. Giao diện trang thông tin các thành viên trong đội. Giao diện màn hình điều hướng để đăng xuất .98 xvi TỔNG QUAN 1.

Lý do chọn đề tài 1. Tại sao lại chọn đề tài là trò chơi chạy trạm? Ngày nay, team building đã trở thành một trong những loại hình du lịch thu hút được động đảo khách tham gia. Các doanh nghiệp luôn hướng tới loại hình du lịch này nhằm mục địch kết nối các thành viên trong công ty. Đây là một giải pháp hữu hiệu dành cho các doanh nghiệp với mong muốn nâng cao tinh thần trách nhiệm, nhiệt tình và gắn bó của từng con người với doanh nghiệp của mình.

Bản chất của team building là một khóa học mà ở đó thường vận dụng các trò chơi khác nhau để cho những người tham gia trải nghiệm nhiều tình huống khác nhau dựa theo hệ thống câu hỏi, trò chơi có sẵn. Hoạt động này được tổ chức nhằm hướng đến các bài học thực tiễn trong công việc, điều chỉnh thái độ và các hành vị của mỗi cá nhân trong khi làm việc chung với nhau. Từ đó cùng nhau thực hiện các mục tiêu chung của tổ chức. Có rất nhiều loại hình team building nhưng thường sẽ có các loại chính như hội thao, lửa trại, đêm gala, gameshow, trong nhà, ngoài trời và trò chơi lớn hay còn được gọi là trò chơi chạy trạm.

Và loại hình team building chơi chạy trạm là loại hình có quy mô lớn nhất và được thường được sử dụng nhiều nhất. Loại hình team building hội thao 1 Hình 1. Loại hình team building lửa trại Hình 1. Loại hình team building đêm gala 2 Hình 1.

Loài hình team building gameshow Hình 1. Loại hình team building trong nhà 3 Hình 1. Loài hình team bulding ngoài trời Bất kỳ một doanh nghiệp, đoàn thể hay tổ chức nào cũng đều cần đến trò chơi chạy trạm. Thông qua hoạt động này, sự phối hợp giữa các thành viên, các phòng ban chức năng khác nhau sẽ được thực hiện một cách trơn tru, nhịp nhàng.

Hơn nữa, trò chơi chạy trạm cũng vô cùng cần thiết với các doanh nghiệp, tổ chức mà thành viên ở đó hoạt động rời rạc, có nhiều mâu thuẫn. Trò chơi chạy trạm là một hoạt động cực kỳ cần thiết để các nhân viên trong công ty, thành viên trong các tổ chức có cơ hội được gắn bó, tăng tinh thần đoàn kết. Đặc biệt với những công ty có nhiều chi nhánh, văn phòng đặt tại nhiều địa phương khác nhau thì đây là dịp để các thành viên được gặp gỡ, tìm hiểu, để từ đó thân thiết với nhau hơn. Đây cũng là một hình thức truyền thông nội bộ, giúp cải thiện hiệu suất công việc và xây dựng nên văn hóa doanh nghiệp.

Với những thành viên tham gia, trò chơi chạy trạm giúp mọi người được phát huy khả năng giao tiếp, bộc lộ những thế mạnh của bản thân, rèn luyện được tính cẩn thận, kiên nhẫn và tăng khả năng kết nối khi làm việc nhóm với nhau. Là một hoạt động được tổ chức thường xuyên ở mọi thời điểm trong năm, nhu cầu sử dụng hoạt động khá cao. Đánh vào nhu cầu sử dụng nhiều đó là lý do mà em chọn để tài của mình là về trò chơi chạy trạm. Giới thiệu trò chơi chạy trạm Trò chơi chạy trạm là một trong những loại hình của team building.