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輕鬆使用Android裝置控制樂高機器人:「說」出機器人感測器的狀態

文/曾吉弘(CAVE教育團隊

我們已經在前兩期的專欄中(2013年1月號、2013年3月號)介紹如何用Android手機上的姿態感測器來控制樂高機器人。搭配手機的感測器,您可以像玩Wii遊戲機一樣,以體感的方式來與機器人互動。本次專欄將使用App Inventor中的TextToSpeech元件(本文後簡稱TTS元件),讓手機「說」出機器人感測器的狀態(圖1)。程式執行的過程中,我們還可以即時更改感測器的類型,是很實用的功能呢!

App Inventor的TextToSpeech元件可以讓Android手機以語音方式輸出指定的文字或數值內容,本範例就是讓手機每秒播報一次感測器數值。除此之外還可指定語系與國家,預設值是eng(英語)與USA(美國),代表美式英語。您可以參考App Inventor中文學習網來改為其他歐陸語系,例如德語、法語或義大利語,會有更有趣的效果。

圖1 讓TextToSpeech元件說「hello」。

請注意!目前App Inventor不支援中文等亞洲語系的語音輸出。

開始玩機器人

請把NXT機器人組裝好,並將左側馬達接在NXT的輸出端B,右側則是輸出端C(註1)。請確認NXT主機的藍牙是啟動的,接著將NXT主機與Android手機進行藍牙配對(註2),完成之後就可以把機器人放到一邊了。啟動藍牙之後您可以從NXT主機的螢幕左上角看到藍牙的符號。

接下來依序介紹程式的各個功能:

STEP1  登入畫面:

首次進入程式的畫面如圖2a,只有「NXT裝置清單/連線」按鈕可以按,其它所有按鈕都無法操作。點選[NXT裝置清單/連線]按鈕後進入藍牙裝置清單(圖2b),請找到剛剛配對完成的NXT主機名稱(本範例為abc),點選之後就會由Android裝置對NXT主機發起藍牙連線。順利連線成功的話,就可接續選擇感測器類型(圖2c)。

圖2a 程式首次執行的畫面。 圖2b 點選連線按鈕後進入藍牙裝置清單。 圖2c 連線成功後才可選擇感測器類型。

STEP2  程式初始化:

在點選連線清單之前(ListPickerConnect的BeforePicking事件),需先將清單內容指定為Android裝置上的藍牙配對清單(圖3a)。點選之後則先測試連線是否成功,成功則將「選擇感測器」與「開始念/停止」設為可點選(圖3b)。

圖3a 指定藍牙配對裝置清單。

圖3b 連線成功後啟動相關元件。

STEP3 選擇感測器類型:

為了節省畫面空間,我們使用了Listpicker搭配清單來達到下拉式選單的效果。首先需要宣告一個清單,內容為(color.jpg, sound.jpg, light.jpg, ultra.jpg),就是使用的感測器圖檔名稱(圖4a)。編號index則依序由1到4。本範例就是使用這個編號來更改顯示的圖片與感測器類型。

由圖4b中可看到當我們點選了要使用的感測器之後,就要把「開始念/停止」按鈕設為可點選,代表我們準備好要念出感測器數值了。另外還把這個編號所代表的項目內容顯示在畫面上,最後則將Image元件的圖片換成這個編號所代表的圖檔(select list item指令)。例如圖4a中的sensorList清單中的第3號的項目內容就是「light.jpg」。

圖4a 宣告一個陣列來存放圖檔。

圖4b 點選感測器類型之前與之後事件。

注意!List清單實際上就是一般程式語言中的陣列(array),App Inventor使用了較為親民的用語。另外n個項目的陣列其項目編號是由0到n-1,App Inventor則是1到n。

STEP4  根據選擇的感測器類型來控制TTS元件播報內容:

選擇感測器類型,實際上就是在ListPicker_SensorList中點選了某個項目,接著就要根據這個項目的編號index(請注意,不是項目內容!)來決定TTS元件的播報內容。在此我們使用一個副程式say來管理程式,讓程式更簡明易懂。在say副程式中,它會藉由接收到的sensor參數(也就是傳入的編號index)來決定TTS元件的播報內容與TextBox/Label的顯示內容。請看圖5說明:

圖5 say副程式中透過使用者所點選的項目編號來決定執行內容。

STEP5  使用Clock元件來控制TTS元件:

我們將Clock元件的TimerInterval設定為2000毫秒,代表每兩秒呼叫一次say副程式,並傳入剛才所點選的感測器類型編號(SelectionIndex)。這樣就能控制TTS元件的播報內容與TextBox/Label的顯示內容(圖6)。

圖6 透過點選項目的編號來呼叫say副程式。

STEP6  開始/停止播報感測器數值:

如果在尚未建立與機器人的藍牙連線之前就要TTS念些什麼的話,就會得到-1 這個討厭的數值。所以我們使用「開始念/停止」按鈕來啟動或關閉Clock元件,並將現在的播報狀態(STOPSPEAKING)顯示在手機的狀態列。您可以隨時用這個按鈕來決定停止或繼續播報資料(圖7)。

圖7點選按鈕來啟動/關閉計時器。

STEP7  斷線:

按下「斷線」按鈕之後,會中止藍牙連線(BluetoothClient.Disconnect指令),並使按鈕恢復到未連線時的狀態(圖8)。

圖8 按下「斷線」按鈕時中斷藍牙連線。

操作

實際執行的時候,請先確認NXT已經開機且藍牙也啟動了,並將顏色、聲音、光與超音波感測器依序接在NXT主機的1到4號輸入端。接著在您的Android裝置上點選程式畫面中的「連線」按鈕,會進到如圖4b的藍牙清單畫面,點選您所要的NXT主機名稱並連線成功後,接著選擇感測器類型,點選之後會顯示對應的感測器圖片與名稱,如圖9所示。

圖9 連線成功後,可選擇不同的感測器,會顯示不同圖案與字樣。

最後點選旁邊的「開始念/停止」按鈕就可以聽到手機把感測器數值念出來了。以下是選擇超音波感測器時的畫面,畫面也會同時顯示數值為58(圖10)。

圖10 手機開始唸出感測器數值,並顯示在畫面上。

TTS元件是用來語音輸出的元件,它可以說出我們所指定的內容,包括文字與數字。您可以讓機器人用說的方式來呈現它的狀況,例如撞到牆壁時,可以說出「Ouch!」等趣味效果。期待您從本期專欄的內容來激盪出更多有趣的火花。請繼續關注CAVE的機器人專欄唷!

 

歡迎大家由此連結下載本程式來玩玩看,或掃描以下的QRCode也可以直接將檔案下載到手機。或到App Inventor中文教學網上直接下載本範例的App Inventor原始檔與apk安裝檔。本程式已上架Google play,請到Google Play搜尋「CAVE教育團隊」就找得到我們的樂高機器人系列app了。

註1:想學如何開發App Inventor程式嗎?請到App Inventor中文學習網與我們一同學習。
註2:將Android手機設定為可安裝非Google Play下載的程式以及讓手機與樂高NXT主機連線等說明請參考此連結
註3:與NXT連線後如果出現[Error 402]之錯誤訊息請不必理會,程式依然能正確執行。

文章原文刊載於《ROBOCON》國際中文版2013/5月號

關於作者

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