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，大多數兒童內容，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 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

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，并將其從 m4v 轉換為 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，然后會出現一個 USB 驅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
• 協調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轉換圖來展示測驗的流程

QuizBot 的狀態轉換圖

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該圖也對應于程序的主循環實現，我是這樣混合拖放代碼的：

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我使用一個名為“狀態”的全局變量來跟蹤測驗的當前狀態。在不同的狀態下，將調用不同的函數來執行該狀態下的操作。根據狀態圖，從一種狀態到另一種狀態的任何轉換都將涉及“狀態”變量到該狀態的更改以及當前函數的返回。返回后，主循環中的 switch 塊可以將程序引導到新的狀態。

在繼續介紹每個狀態函數之前，我想簡要談談一些詳細的設計注意事項。

• 為了讓測驗機器人每次都呈現不同的測驗問題，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。
• 為了防止隨機數生成器在測驗期間產生樣本數，這將導致機器人重復相同的問題，必須使用重復數據刪除過程來刪除這些重復項。
• 我的目標是創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 的設置塊

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

• 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

開始功能循環運行，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，使其始終轉向人。

啟動函數

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測驗功能

測驗功能通過播放 12 個隨機問題循環運行整個測驗，從用戶那里讀取結果。根據結果??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，它將狀態轉換為 STATE_RESULT。

結果函數

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

結果函數

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如果檢測到雙耳被觸摸，result 函數將退出，并將狀態更改回 Start 函數。

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，利用視覺傳感器讀取用戶出示的卡片結果。

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第三個是 GetRandomNoDupe 函數，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揚聲器模塊中的問題 MP3。如果你想改變問題的數量，你只需要在 RunQuiz 和 GetRandomNoDupe 函數中修改幾個數字就可以了。