探奇工作室 Touch Classroom

今年 WRO 機器人競賽的校際盃比賽與全國初賽都已經告一段落， 探奇認為今年的國小組題目，許多老師及同學應該都會基本的作法，也就是： 辨識色瓶顏色，走到對應顏色區域，擊出色瓶。 每打一次色瓶，根據機器人的位置，找出移動的方法。 或是每打一次色瓶，移動到中間基準線（或第一條黑色線），再重複辨識打擊的動作… 邱老師是想破頭才想到這種平面電梯的處理方式，所以我想大部分的新手老師或新手同學需要接受訓練， 才能體會平面電梯的作法，所以探奇邱老師與大家分享這樣的程式設計。 還請有豐富經驗的老師教練及參賽選手多多指導。 以下是本文開始：   探奇曾經多次發文介紹國小組題目的相關資料，硬體設計已經有一些討論，現在就程式設計進行探討。   主要程式   首先需要清楚知道比賽時機器人的動作要求，根據 2103 WRO 國小組比賽規則，機器人需要分段完成下列動作：   1.       機器人出發，到第一條黑線。 2.       根據色瓶顏色分別丟入相同顏色的對應區域 3.       推動紙筒罐子到指定區塊 4.       經過障礙區 5.       回到終點   依據上面的流程，我們可以寫出 2013WROelem1 程式，如下圖：       比賽場地的顏色區域為：第一區綠色，第二區藍色，第三區紅色。   設定三個顏色變數，名稱為 Green, Blue, Red ，將相對應的區域數目寫入變數中。   機器人出發到第一條黑線停止，接著進入判定色塊顏色的 My Block 程式 – ColorKick 。 判斷色塊程式     上面是 ColorKick 程式圖，   先說明相關變數， Now 表示機器人現在所在位置，   Key 表示機器人需要前往的位置，也就是偵測的色瓶顏色區域。   流程如下：   1.       N...

（這篇文章的圖片因為部落格搬家而遺失，請到 隨意窩分站 觀看文章） http://blog.xuite.net/touch_classroom/twblog/116580876 平面電梯 - 用 NXT 模擬電梯的 NXT-G 程式 2013  探奇教室，這個課程是為了學習分區移動的概念。 電梯系統 探奇很早就想利用 NXT 樂高機器人製作電梯模型，但是因為一台 NXT 主機只能控制三顆馬達及最多四顆感應器，不能完整作出電梯的所有動作，只好分段進行。 電梯系統可以分為車廂，車廂通道以及各樓層的閘門，每個部分都有自己的機構及電控模組。我們首先從車廂開始思考，車廂中也有各種不同的控制，例如車廂門的開閉，除了馬達移動車廂門，也需要有感應器偵測車廂門是否關閉完全。又如車廂中的照明及風扇，長時間的待機狀態下可以自動暫停運轉主。 平面電梯 網路上有許多樂高做成的電梯模型，不論是使用繩子拉動，還是齒輪齒條的組合，似乎都需要很多積木才能完成，既然沒有時間及足夠的積木完成創作，那麼就在地板貼出三條黑線，玩玩「平面電梯」，讓機器人在三條黑線中任意來回移動，應該也是很有趣的挑戰。 樓層選擇按鍵   整個車廂中對乘客最重要的就是「樓層選擇按鍵」。當乘客進入車廂後，會按下想抵達的樓層，電梯系統需要根據目前所在的樓層判斷電梯車廂需要上升還是下降？電梯車廂進行多少樓層的移動。 這聽起來好像很單純，事實上有點複雜。古人說： 登高必自卑 ，我們先從基本開始，等到研究出一些結果，就可以擴充樓層數目。先將樓高設定為三層樓，依照目前電梯所在的樓層，當乘客進入電梯車廂後，按下想要到達的樓層，電梯的對應動作有多少種可能的組合呢？列表是一種最直接的解決方法： 電梯狀況組合表 目前電梯所在樓層 Now 乘客想要去的樓層 Key 電梯需要的動作 Res 1 1 樓 1 樓 不用動 2 1 樓 2 樓 向上 1 樓 3 1 樓 3 樓 向上 2 樓 ...

探奇邱老師最近很偷懶，已經連續好多天沒有發文。還請見諒！ 今天要介紹的是光源軌跡走法，這不是我所寫的，而是 The Roboticist 所發的文章。 有單光源，雙光源以及三光源。 或許大家已經知道，請參考看看！ 文章連結： http://www.theroboticist.org/technology/lego-nxt/nxt-line-following/ 網站內還有很多NXT-G的範例喔！

大家都知道NXT樂高機器人的主機具備藍牙功能， 藍牙通訊能擴展NXT與其他NXT的聯絡，共同合作完成任務。 下面就是探奇上課時的教學內容，請各位讀友參考。 首先是藍牙連線（配對）， 請參考下面的圖片。 確定連線後，就可以將相對應的NXT-G程式下載到NXT主機與從機中， （請參考探奇舊文章： NXT與NXT之間的藍牙接收發送程式 ） 祝大家連線成功！

『中文乐高』論壇的活動--看谁使用的模块最少 這是大陸『 中文樂高 』論壇的會員活動，活動發起人是薛源， 活動內容需要使用最少的NXT-G命令方塊完成任務， 任務規則轉貼如下：(我直接貼簡體字 ) 规则： 1、下图的黑线画出了小车的 行走路径 （不使用光感、超感等进行检测，只是要求小车的行走路径符合下图的黑线形状） 2、小车在每个 直角转弯之前 要发出一个 声音提醒 。（什么声音都行，只要NXT发出声音就行） 3、 不能 使用 自定义模块 ， 只能使用NXT——G自带模块 4、无需考虑每段路径的准确长度 5、转弯处是 直角 ，不能弧线代替 機器人行進路線如下圖 我也遼下去參加，不過程式不夠周詳，還需要好好想想。 但是我從大家的發文學到不少喔！ 歡迎大家一起討論！

探奇在舊文章『 單光源軌跡車的終點處理方式 』提出幾個建議， 關於如何安排單光源軌跡的終點，最簡單的方式就是更改終點，讓光源感應器測到的光源值與軌跡和背景有較大的差異。 鋁箔紙 鋁箔紙有不錯的反光效果，測得的光源值比地板的背景值還高，所以很容易讓機器人到達終點停車。 請參考探奇示範影片： 彩色電工膠帶 電工膠帶一直是NXT樂高機器人的好朋友，除了黑色膠帶搭配白色壁報紙，還有其他作法。 這種在特力屋購買的仿地毯地墊，正面是深藍色的絨毛，背面是白色塑膠，剛好可以用來安排軌跡路徑， 絨毛反光少的特性，更是最佳的軌跡終點。 經過簡單的光源測試，搭配地墊白色背景，只有黑色，綠色，藍色，灰色等四種顏色可以使用，又因為光源值不太相同，需要動些腦筋，調整光源中間值，以適合四種顏色的軌跡線。這應該是不錯的挑戰。 請參考探奇示範影片： 這個課程可以這樣規劃： 1. 從『量測記錄各種顏色軌跡及不同材質終點的光源值』開始， 2. 比較分析數據，思考如何調整中間值(threshold)， 3. 測試尋跡 4. 加上自動計時功能 5. 加上自動折返功能 6. 以地墊組合安排不同軌跡的競賽。 上面第四及第五點對大家都是不錯的挑戰喔！ 歡迎讀友一起討論！ 下篇再來探討『各種光源值分析』以及『使用軟體處理單光源軌跡終點』的程式。

探奇在『 NXT樂高機器人：創意樂趣，隨心所欲 』書本，第15章『猜猜我是誰』，提到如何增加Switch的選項，書中的範例只增加到三個選項。 也許有讀友注意到，如果增加的選項超過五個時，在Switch Block上方也只能顯示5個分頁標籤，除非在Switch中放入一些命令方塊，擴大Switch的圖示。 但是當Switch只有顯示5個分頁標籤，我們該如何切換第6個以後的分頁選項呢？ 有兩種方式： 1. 請直接到參數區，點選Conditions的項次，橘色背景的選項表示現在Switch Block顯示的分頁。 2. 直接擴大Switch Block的圖示： 請將滑鼠游標移到Switch Block裡面的積木軌道，游標會變成左右箭頭狀（如下圖） 按住滑鼠左鍵，向右拖拉，就可以延長積木軌道，擴大Switch Block的圖示，上方的分頁標籤也都出現了。 在參數區Conditions的第6個選項是橘色背景，Switch Block的第6個分頁標籤也是變成淺橘色。 這種延長積木軌道的方法可以在任何地方使用，也可以用來縮短積木軌道，但是請大家小心拖移，萬一發生奇怪的狀況，例如積木軌道亂跳，請多多利用復原(Undo)回復原狀，避免程式錯亂。 另外要告訴大家的是如何在Switch Block中執行『多工程式』， 一般來說，Switch Block或是Loop Block的軌道都只有一條，由於橘色邊界的包圍，沒有足夠的空間放置多工的命令方塊。我們可以利用命令方塊的資料集線器『擴大』圖示。 首先在Switch Block中放入一些命令方塊，打開資料集線器。 （下圖中我以上面的Switch 分頁直接示範，其實打開一個命令方塊的資料集線器就可以了。） 接著把需要多工空間的資料集線器收起來。 放入你所需要多工的命令方塊。（下圖） 再按住Shift鍵，拖拉積木軌道將多工的命令方塊連接起來。（下圖） 最後記得將用來『擴大圖示範圍』的命令方塊刪除。 同樣的，請讀友小心延伸積木軌道，老話一句，發生特殊狀況時，請不用心急，使用復原（Undo）回歸到拉線前的狀態。隨時記住儲存你的程式，避免發生欲哭無淚的情形。 其實在Switch 或 Loop中也可以使用另一個Switch Block作為『擴大圖示範圍』的命令方塊，效果也不錯喔！ （看看『寵物娃娃』中，Switch包住Switch的效果，空間是不是...

Khan Academy 由Salman Khan創辦，目前已經有超過2700部的教學影片，教學內容包含語文、數學、科學、財經等專業知識。 前兩天在網路上偶然發現Khan Academy在幾年前就已經使用樂高機器人舉辦活動，請參考這篇報導： Khan Academy: Out of the Screen, Into the Physical World （這種提倡『遠離螢幕，走回現實』的活動，不正是探奇希望樂高機器人幫助孩子離開虛擬的遊戲世界，重新在現實生活中尋找親自動手的樂趣嗎？！） 他們使用樂高機器人進行相撲賽，可以到 http://youtu.be/PcebYbQ31RA 觀看比賽影片。 在2012年6月， Brit Cruise ，Khan Academy的一員，也在Youtube上發佈一些LEGO NXT的教學影片，有興趣的讀友不妨看看。 例如： Lego NXT: intro to switch statements ，還有其他LEGO NXT教學影片可以到 Brit Cruise的Youtube頻道 觀看。 （這些影片並還沒有正式納入Khan Academy中） 最後要提到的是Brit Cruise有一部介紹樂高機器人的影片， Lego Robots. Anything is possible! 片中說明生活中機器人可以做的事，樂高也都可以做到。影片的對比效果很不錯喔！

研發養成所 的Bridan先生在 他的部落格 發文提供大家NXT的挑戰題目， 這次的題目是『 NXT digital voice recorder 』 轉貼題目如下： 『設計—個錄音機，按左鍵可以錄音三秒鐘，按右鍵撥放聲音』 樂高機器人的聲音感應器只能感應聲音大小，所以需要記錄的就是音量大小，取樣頻率。 （可惜無法知道頻率高低） 比起讓機器人模仿敲擊節奏，這個挑戰會比較困難， 讀友也可以想一想喔！ 2012.09更新： 剛剛寫了一個程式，還請大家指正。 https://docs.google.com/open?id=0B8aMeqYeJfEIM0dRYW1BUmk3bzA 有很多改善空間，因為下列因素： 1. NXT因為軔體緣故，聲音大小只有四段，(leJOS可以八段) 2. 取樣頻率不容易調整。 3. 發聲也不連續。 4. File Access很慢。 5.應該用換軔體，改用其他語言會改善。

根據國外玩家的報告，有人將蘋果的作業系統更新至Mountain Lion OS X 10.8，結果造成NXT-G無法正常執行。 不知道台灣地區是否有玩家遇到這種情況？ 在The NXT STEP， Marc-Andre Bazergui (bazmarc) 發表文章，告訴大家解決的方法。 請有需要的讀友前往觀看。 文章連結： WARNING: Mountain Lion OS X 10.8 and NXT-G 文中說明要用到 這篇樂高官方網頁文章的iso檔 ，這個光碟檔案在Windows下也可以安裝喔！ （不知道教育版的NXT-G是不是也有同樣問題？）

探奇在『 NXT樂高機器人：創意樂趣，隨心所欲 』書中有討論單光源軌跡車的章節， 在探奇部落格也有多篇文章討論單光源軌跡車，請參考探奇舊文章： NXT樂高機器人軌跡車的研究---PID控制 樂高NXT機器人單光源軌跡車的實驗(4/8增補) NXT彩色感應器軌跡車 在實驗測試過程中都是使用封閉式路徑，讓機器人繞圈圈，不斷前進，永無止盡。 直到探奇看到『 有趣的樂高機器人趣味競賽：Xander的新文章--GIA Tooling Team Building Event 』， 邱老師才想到一個問題，如何使用單光源行走開放式軌跡路徑，又能讓機器人知道路徑終點，自動停止呢？ 一般來說可以改變路徑環境，有幾種方式： 1. 路徑終點的環境變化一： 例如在路徑終點設置『牆壁』或『障礙物』，可以利用觸碰感應器或超音波感應器偵測終點。 （探奇課程中的雪中送炭就是這類應用） 2. 路徑終點的環境變化二： 在路徑終點貼上鋁箔，藉由光感數值的不同，讓機器人偵測終點。這是從 Xnader的文章 得到的點子。 這些方法都要在環境上動手腳，有點麻煩。 如果路徑環境不改變，也不用額外貼上鋁箔，只用一顆光源感應器呢？ 讀友可以想一想如何利用軟體解決問題，歡迎討論！ （下面是我的想法，請讀友先想一想，看看我們是否有相同的想法 ） ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 1. 利用角度感應器 (Rotation Sensor) 2. 利用計時器 (Timer) 雖然應用軟體控制無法立即使機器人停止，但還是有一點效果。 你的看法呢？

探奇曾經在很久以前介紹過『 透過網路遠端控制NXT 』，文中提到作者Anders Søborg也提供藍牙汽車遙控程式，讓你能在電腦端以藍牙遙控你的樂高機器人。 下載網頁如下：網頁連結 http://www.norgesgade14.dk/bluetoothremote.php 進入網頁後請向下拉動，會出現Download vehicle remote字樣，請點擊下載。 下載後請解壓縮，執行nxt-remote.exe檔案。 進入程式後如下圖： 我們需要設定藍牙的模擬Comport，探奇的筆電是Com 38，以下拉式選單設定好之後，再按下Connect，過一會兒就會連線。 如果不知道藍牙裝置的Com port，請先以Windows的藍牙『新增無線裝置』尋找NXT主機， 連線後，再按下Bluetooth設定， 你應該可以在COM連接埠的分頁看到COM38的連出設定。 輸入你的COM port號碼，按下Connect，就如下圖，顯示Connected，表示連線正常。 接下來要設定你的左右輪胎馬達，一般來說，從機器人後方（獨立輪）向前（大輪胎）看，左輪都是Motor C，右輪都是Motor B。 Speed是前進後退的馬力(速度)；Spin Speed是機器人轉彎的馬力（速度）；Turn Radio是機器人轉彎的弧度，讓機器人轉得急一點還是緩一點。 終於可以使用視窗下方的Drive箭頭控制樂高機器人了，先按BEEP，試試你的喇叭！ 依照箭頭方向，點擊滑鼠按下箭頭，機器人就會動作，放開滑鼠按鍵，就停止動作。 你也可以設定使用鍵盤操作，例如WSAD鍵，W表示前進，S表示後退等。 類似的功能也能在 BricxCC 找到，如果你無法以藍牙連線，也能用USB連線操縱。 如果懶得安裝BricxCC，可以下載 test release ，解壓縮後直接執行。 剛好John Hansen先生在7/24發表新版的test release，韌體也更新為 lms_arm_nbcnxc_132_20120724_1125.rfw 祝大家玩得愉快！