描述

您是否注意到孩子們在屏幕前停留的時間越來越長？如今，大多數(shù)兒童內(nèi)容，無論是教育性的還是娛樂性的，都是通過屏幕傳遞的。

MoonBot 套件是一種教育機器人套件，可用于構(gòu)建多個機器人。我用有臉的那個來給 QuizBot 編程，原因很明顯。它是三者中更友善的機器人。

讓我們看看人形 MoonBot 可以使用哪些可編程交互元素。

• 視覺傳感器 - 可以檢測人和讀取數(shù)字卡
• LED 眼睛 - 12 個 RGB 彩色 LED 可以單獨編程以顯示各種表情（超過 C-3PO）
• 兩個觸摸傳感器耳朵 - 用于基于觸摸的交互
• 揚聲器 - 播放各種聲音和問題的任何 mp3 文件
• 控制器 LED - 兩個 RGB 狀態(tài) LED
• 控制器蜂鳴器 - 非常適合讀卡確認
• 1 頭伺服 - 上下移動頭部以將注意力集中在您身上。
• 2 臂伺服 - 左右手臂上下移動以生成伴隨語音的手勢
• 坦克底座 - 左右腳踏馬達可以讓 MoonBot 移動和跳舞

這是 MoonBot 手冊中的圖表，用于顯示不同的傳感器和執(zhí)行器

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我的總體計劃是這樣的：

• 使用 MoonBot 的 mp3 揚聲器為孩子們提供測驗問題
• 使用其他照明和運動部件使機器人盡可能友好
• 使用 MoonBot 基于視覺的卡片識別來閱讀孩子們的答案
• 在 MoonBot 上編寫其他邏輯來隨機排列問題、處理答案并為孩子們提供測驗的最終分數(shù)

識別卡

MoonBot套件自帶一套識別卡，可以被MU視覺傳感器檢測到。我會用數(shù)字卡來代表測驗問題中的 4 個選擇。為了便于抓握，我在每張卡片的背面添加了一個樂高橫梁。

附有樂高圣光束的MoonBot識別卡

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發(fā)聲器

我們需要為不同的測驗問題生成相當多的 mp3 文件。我通過在 MacOS 上使用文本到語音功能來做到這一點。基本上，這個方便的功能允許您將任何文本轉(zhuǎn)換為可用于許多不同項目的聲音文件。

您需要考慮的一件事是您的機器人應該使用哪種聲音。MacOS 提供許多不同的聲音，男性或女性，美國或英國或外國。經(jīng)過一些測試，我習慣了“湯姆”的聲音，聽起來足夠響亮和清晰。

MacOS 中的文本轉(zhuǎn)語音對話窗口

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你從 MacOS 聽到的聲音大多是成年人。為了讓聲音更可愛一些，我做了一些后期處理。我使用 Audacity 提高聲音的音調(diào)，并將其從 m4v 轉(zhuǎn)換為 mp3，這是 MoonBot 揚聲器模塊接受的唯一格式。

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這是我生成的聲音列表。MoonBot 揚聲器模塊使用聲音文件名的前 4 個字母來查找該聲音。所以我用 4 個字母的標識符來組織文本。

• 問題：問題
• STAR：大家好，我是問答機器人。觸摸我的耳朵開始。
• 答：正確答案是……
• 偉大：干得好！你已經(jīng)完成了這個測驗。
• SOFU：這太有趣了。
• NEWQ：要開始新的測驗，請同時觸摸我的雙耳。
• SCOR：你的分數(shù)是
• 休息：觸摸我的雙耳以重新開始
• NM00：零
• NM01:一個
• NM02：兩個
• NM03:三
• NM04:四
• NM05:5
• NM06:6
• NM07：七
• NM08:八
• NM09:九
• NM10:十
• NM11:十一
• NM12：十二
• YS01：是的。
• YS02：你說得對。
• YS03：干得好。
• NO01：不！
• NO02：對不起。
• NO03：錯了。
• 問題：QZ01 – QZ48
• 答案：QA01 – QA48

除了問題和答案之外，這些聲音資源還包括運行測驗時常用的術(shù)語。揚聲器模塊有一個 USB-C 連接器，可以將其插入計算機，然后會出現(xiàn)一個 USB 驅(qū)動器來保存所有聲音文件。請注意，揚聲器模塊有 128 個 mp3 文件的限制，因此您需要刪除其上的所有原始聲音文件并將此設(shè)置復制到模塊。將聲音文件復制到其他地方，以便恢復原始聲音。

MoonBot 揚聲器模塊的一個好處是它可以獨立更新。這意味著您可以替換整個問題和答案部分，而無需更改任何代碼。

運行測驗的軟件

MoonBot 上的軟件具有三個任務：

• 處理不同的傳感器輸入
• 協(xié)調(diào)所有運動和燈光效果
• 運行測驗邏輯

為了更好地組織程序，我使用一個簡單的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖來展示測驗的流程

QuizBot 的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

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該圖也對應于程序的主循環(huán)實現(xiàn)，我是這樣混合拖放代碼的：

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我使用一個名為“狀態(tài)”的全局變量來跟蹤測驗的當前狀態(tài)。在不同的狀態(tài)下，將調(diào)用不同的函數(shù)來執(zhí)行該狀態(tài)下的操作。根據(jù)狀態(tài)圖，從一種狀態(tài)到另一種狀態(tài)的任何轉(zhuǎn)換都將涉及“狀態(tài)”變量到該狀態(tài)的更改以及當前函數(shù)的返回。返回后，主循環(huán)中的 switch 塊可以將程序引導到新的狀態(tài)。

在繼續(xù)介紹每個狀態(tài)函數(shù)之前，我想簡要談談一些詳細的設(shè)計注意事項。

• 為了讓測驗機器人每次都呈現(xiàn)不同的測驗問題，引入了問題的隨機化。我準備了 48 個不同的測驗問題，機器人會隨機選擇 12 個。
• 為了防止隨機數(shù)生成器在測驗期間產(chǎn)生樣本數(shù)，這將導致機器人重復相同的問題，必須使用重復數(shù)據(jù)刪除過程來刪除這些重復項。
• 我的目標是創(chuàng)建一次程序并重新使用它來玩不同的測驗，而無需再次觸及任何代碼。為此，我需要為將來的任何測驗問題修復每個問題的答案。為此，我對測驗的格式添加了一些限制，例如要求問題始終有 4 個答案。48道題，前12題答案為“1”，后12題答案為“2”，以此類推。

初始化月球機器人

QuizBot 的設(shè)置塊

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在初始化代碼中，我聲明了“狀態(tài)”變量以及一些用于設(shè)置每個狀態(tài)的常量變量。初始化的傳感器和執(zhí)行器是：

• 觸摸傳感器
• 坦克基地
• 視覺傳感器
• LED 眼睛
• 控制器 LED
• 揚聲器
• 三舵機

啟動函數(shù)

開始功能循環(huán)運行，以提示任何用戶通過觸摸左耳來開始測驗。它還運行人員跟蹤算法，使其始終轉(zhuǎn)向人。

啟動函數(shù)

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測驗功能

測驗功能通過播放 12 個隨機問題循環(huán)運行整個測驗，從用戶那里讀取結(jié)果。根據(jù)結(jié)果??正確與否，它也會反饋給用戶。

問答功能

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測驗完成后，它將狀態(tài)轉(zhuǎn)換為 STATE_RESULT。

結(jié)果函數(shù)

結(jié)果函數(shù)將向用戶顯示分數(shù)，如果分數(shù)足夠高（9 或更高），機器人將跳一段短舞。

結(jié)果函數(shù)

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如果檢測到雙耳被觸摸，result 函數(shù)將退出，并將狀態(tài)更改回 Start 函數(shù)。

其他重要功能

我還將展示一些對運行程序很重要的其他功能。首先是 TrackingPeople 功能，它試圖通過調(diào)整頭部伺服和電機將人物保持在相機的中心。

跟蹤人員功能

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二是ReadResult函數(shù)，利用視覺傳感器讀取用戶出示的卡片結(jié)果。

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第三個是 GetRandomNoDupe 函數(shù)，它負責隨機選擇以前沒有選擇的新測驗索引。請注意，您必須記住所有以前的問題索引才能進行“去重復”。

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當然，還有比我這里展示的更多的功能，我會把所有的功能都給一個截圖。整個代碼區(qū)比我的29寸超寬屏還要大:)

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各個功能的詳細介紹請查看附件中的mixly代碼。隨意修改代碼以自定義交互。

用你自己的測驗構(gòu)建 QuizBot

如果您只想自定義問題，則無需更改任何代碼。只需刷入我的代碼并更新?lián)P聲器模塊中的問題 MP3。如果你想改變問題的數(shù)量，你只需要在 RunQuiz 和 GetRandomNoDupe 函數(shù)中修改幾個數(shù)字就可以了。