輕鬆使用Android裝置控制樂高機器人：（偽）輻射偵測器

本文與財團法人臺灣生活美學基金會合作。 

AI 有可能造成人們失業嗎？還是 AI 會成為個人專屬的超級助理？

隨著人工智慧技術的快速發展，AI 與人類之間的關係，成為社會大眾目前最熱烈討論的話題之一，究竟，AI 會成為人類的取代者或是協作者？決定關鍵就在於人們對 AI 的了解和運用能力，唯有人們清楚了解如何使用 AI，才能化 AI 為助力，提高自身的工作效率與生活品質。

有鑑於此，目前正於臺灣當代文化實驗場 C-LAB 展出的「2024 未來媒體藝術節」，特別將展覽主題定調為奇異點（Singularity），透過多重視角探討人工智慧與人類的共生關係。

C-LAB 策展人吳達坤進一步說明，本次展覽規劃了 4 大章節，共集結來自 9 個國家 23 組藝術家團隊的 26 件作品，帶領觀眾從了解 AI 發展歷史開始，到欣賞各種結合科技的藝術創作，再到與藝術一同探索 AI 未來發展，希望觀眾能從中感受科技如何重塑藝術的創造範式，進而更清楚未來該如何與科技共生與共創。

從歷史看未來：AI 技術發展的 3 個高峰

其中，展覽第一章「流動的錨點」邀請了自牧文化 2 名研究者李佳霖和蔡侑霖，從軟體與演算法發展、硬體發展與世界史、文化與藝術三條軸線，平行梳理 AI 技術發展過程。

藉由李佳霖和蔡侑霖長達近半年的調查研究，觀眾對 AI 發展有了清楚的輪廓。自 1956 年達特茅斯會議提出「人工智慧（Artificial Intelligence））」一詞，並明確定出 AI 的任務，例如：自然語言處理、神經網路、計算學理論、隨機性與創造性等，就開啟了全球 AI 研究浪潮，至今將近 70 年的過程間，共迎來三波發展高峰。

第一波技術爆發期確立了自然語言與機器語言的轉換機制，科學家將任務文字化、建立推理規則，再換成機器語言讓機器執行，然而受到演算法及硬體資源限制，使得 AI 只能解決小問題，也因此進入了第一次發展寒冬。

之後隨著專家系統的興起，讓 AI 突破技術瓶頸，進入第二次發展高峰期。專家系統是由邏輯推理系統、資料庫、操作介面三者共載而成，由於部份應用領域的邏輯推理方式是相似的，因此只要搭載不同資料庫，就能解決各種問題，克服過去規則設定無窮盡的挑戰。此外，機器學習、類神經網路等技術也在同一時期誕生，雖然是 AI 技術上的一大創新突破，但最終同樣受到硬體限制、技術成熟度等因素影響，導致 AI 再次進入發展寒冬。

走出第二次寒冬的關鍵在於，IBM 超級電腦深藍（Deep Blue）戰勝了西洋棋世界冠軍 Garry Kasparov，加上美國學者 Geoffrey Hinton 推出了新的類神經網路算法，並使用 GPU 進行模型訓練，不只奠定了 NVIDIA 在 AI 中的地位， 自此之後的 AI 研究也大多聚焦在類神經網路上，不斷的追求創新和突破。

從現在看未來：AI 不僅是工具，也是創作者

隨著時間軸繼續向前推進，如今的 AI 技術不僅深植於類神經網路應用中，更在藝術、創意和日常生活中發揮重要作用，而「2024 未來媒體藝術節」第二章「創造力的轉變」及第三章「創作者的洞見」，便邀請各國藝術家展出運用 AI 與科技的作品。

例如，超現代映畫展出的作品《無限共作 3.0》，乃是由來自創意科技、建築師、動畫與互動媒體等不同領域的藝術家，運用 AI 和新科技共同創作的作品。「人們來到此展區，就像走進一間新科技的實驗室，」吳達坤形容，觀眾在此不僅是被動的觀察者，更是主動的參與者，可以親身感受創作方式的轉移，以及 AI 如何幫助藝術家創作。

而第四章「未完的篇章」則邀請觀眾一起思考未來與 AI 共生的方式。臺灣新媒體創作團隊貳進 2ENTER 展出的作品《虛擬尋根-臺灣》，將 AI 人物化，採用與 AI 對話記錄的方法，探討網路發展的歷史和哲學，並專注於臺灣和全球兩個場景。又如國際非營利創作組織戰略技術展出的作品《無時無刻，無所不在》，則是一套協助青少年數位排毒、數位識毒的方法論，使其更清楚在面對網路資訊時，該如何識別何者為真何者為假，更自信地穿梭在數位世界裡。

透過歷史解析引起共鳴

在「2024 未來媒體藝術節」規劃的 4 大章節裡，第一章回顧 AI 發展史的內容設計，可說是臺灣近年來科技或 AI 相關展覽的一大創舉。

過去，這些展覽多半以藝術家的創作為展出重點，很少看到結合 AI 發展歷程、大眾文明演變及流行文化三大領域的展出內容，但李佳霖和蔡侑霖從大量資料中篩選出重點內容並儘可能完整呈現，讓「2024 未來媒體藝術節」觀眾可以清楚 AI 技術於不同階段的演進變化，及各發展階段背後的全球政治經濟與文化狀態，才能在接下來欣賞展區其他藝術創作時有更多共鳴。

「畢竟展區空間有限，而科技發展史的資訊量又很龐大，在評估哪些事件適合放入展區時，我們常常在心中上演拉鋸戰，」李佳霖笑著分享進行史料研究時的心路歷程。除了從技術的重要性及代表性去評估應該呈現哪些事件，還要兼顧詞條不能太長、資料量不能太多、確保內容正確性及讓觀眾有感等原則，「不過，歷史事件與展覽主題的關聯性，還是最主要的決定因素，」蔡侑霖補充指出。

舉例來說，Google 旗下人工智慧實驗室（DeepMind）開發出的 AI 軟體「AlphaFold」，可以準確預測蛋白質的 3D 立體結構，解決科學家長達 50 年都無法突破的難題，雖然是製藥或疾病學領域相當大的技術突破，但因為與本次展覽主題的關聯性較低，故最終沒有列入此次展出內容中。

除了內容篩選外，在呈現方式上，2位研究者也儘量使用淺顯易懂的方式來呈現某些較為深奧難懂的技術內容，蔡侑霖舉例說明，像某些比較艱深的 AI 概念，便改以視覺化的方式來呈現，為此上網搜尋很多與 AI 相關的影片或圖解內容，從中找尋靈感，最後製作成簡單易懂的動畫，希望幫助觀眾輕鬆快速的理解新科技。

吳達坤最後指出，「2024 未來媒體藝術節」除了展出藝術創作，也跟上國際展會發展趨勢，於展覽期間規劃共 10 幾場不同形式的活動，包括藝術家座談、講座、工作坊及專家導覽，例如：由策展人與專家進行現場導覽、邀請臺灣 AI 實驗室創辦人杜奕瑾以「人工智慧與未來藝術」為題舉辦講座，希望透過帶狀活動創造更多話題，也讓展覽效益不斷發酵，讓更多觀眾都能前來體驗由 AI 驅動的未來創新世界，展望 AI 在藝術與生活中的無限潛力。

展覽資訊：「未來媒體藝術節——奇異點」2024 Future Media FEST-Singularity 
展期 ▎2024.10.04 ( Fri. ) – 12.15 ( Sun. ) 週二至週日12:00-19:00，週一休館
地點 ▎臺灣當代文化實驗場圖書館展演空間、北草坪、聯合餐廳展演空間、通信分隊展演空間
指導單位 ▎文化部
主辦單位 ▎臺灣當代文化實驗場

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。

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）。

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）。

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」。

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：

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）。

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（STOP！或SPEAKING！）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）。

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）。

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。

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）。

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

文／曾吉弘（CAVE教育團隊）

大家好，歡迎來到CAVE的App Inventor機器人專欄，本期的主題的主角是樂高NXT套件中的光感測器，當光感測器偵測到愈亮的光源或是顏色愈白的物體時，NXT主機就會發出愈高頻率的聲音，Android手機上的畫面也會有所改變。我們可以把今天的作品假裝成一個輻射偵測器，來開開朋友的玩笑。

本次範例的重點在於使用簡易的線性方程式來將光感測器值轉換為NXT主機發音的頻率，並根據頻率的高低來轉換Android手機上的畫面。如果數值過高（數值大於600），螢幕會顯示紅色來警告；如果更高的話（代表輻射量超標了，快逃！）會在畫面上顯示一個骷髏頭。

計算的過程很簡單，我們希望光感測器值從0增加到1000時（註1），NXT主機發音的頻率會由200Hz到2000Hz。經過簡單的解聯立方程式（還沒忘記吧？）之後可以得到下列的關係式：

y = 1.8x + 200

您可以自由調整這個式子，例如把18成改成25的話，頻率上升的速度會更快。這是基礎比例控制（proportional control），意即系統的輸入與輸出成比例關係，而非單純的二分法。此種控制方法運用在機器人上的話，可以達到相當滑順的執行效果，也能讓使用者進行細膩的微調。我們會在日後的專題中詳細介紹。

首先請把NXT機器人準備好，並將光感測器接在NXT的3號輸入端。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（圖1）。

圖1  NXT主機藍牙已開啟（左上角）

接下來依序介紹程式的各個功能：

STEP1：

首次進入程式的畫面如圖2，您可以看到只有 [NXT裝置清單/連線]按鈕可以按，[斷線]按鈕則無法按下，因為我們希望在NXT機器人連線之前只能點選[連線]按鈕，來讓使用者操作單純化。請注意輻射量實際上就是光感應器的值，當然不是真的輻射。

圖2 程式首次執行的畫面

STEP2：

接著是將ListPickerConnect清單指定為藍牙配對裝置清單（圖3），點選[連線]按鈕之後，會進入Android裝置的藍牙連線清單（圖4），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，返回主畫面之後您可以看到光感測器值已經更新在Android裝置畫面上了，NXT主機也會根據光感測器所指向物體的亮度或顏色發出不同頻率的聲音，光源愈亮或顏色愈接近白色的話，發音頻率愈高。

圖3  將ListPickerConnect清單內容指定為藍牙配對裝置清單。

圖4  Android裝置的藍牙連線清單

STEP3：

本程式延續上一期的感測器面板專題，除了使用Clock元件來定時更新感測器值之外，我們再多做一點，讓螢幕跟著光感測器值的變化顯示對應的資訊。主要的想法如下：

光感測器值小於600à輻射量正常，設定Canvas元件底色為無色。

光感測器值介於600與900之間à輻射量偏高，設定Canvas元件底色為紅色。

光感測器值大於900à輻射量超高！設定Canvas元件底色為紅色。

要達到這種效果的關鍵在於Canvas畫布元件，它可以讓我們對它進行點擊以及拖拉的動作，本範例是根據光感測器值來置換Canvas元件的底色與底圖。我們在Clock.Timer計時器事件中加入了兩層if else判斷式來看光感測器值就竟落在哪一個區間中，接著才來調整Canvas元件的底圖或底色。

圖5a  連線成功之後顯示出光感測器值，正常範圍下螢幕無變化

圖5b  光感測器值超過600，螢幕變為紅色

圖5c  光感測器值超過900！換成骷髏Android小綠人，快逃命吧！

圖6  程式主執行區：Clock.Timer計時器事件（ 上半：顯示感測器值以及播放音效；下半：根據感測器值來更改Canvas底色與底圖）

STEP4：

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。這時候您可以再次發起連線。

圖7  按下[斷線]按鈕時中斷藍牙連線

STEP5：

本範例一樣加入了超連結功能，點選畫面下方的App Inventor TW圖案就能跳到App Inventor中文學習網。這是藉由App Inventor的ActivityStarter來呼叫Android裝置上的WebKit瀏覽器，網址是從DataUri來指定為http://www.appinventor.tw。但是有時候我們可能會不小心按到圖案就跳出程式，這會讓人有點困擾，所以我們新增了一個Notifier通知元件，它可以產生各種對話視窗。

如此一來，當點選App Inventor TW圖案之後將先顯示一個對話視窗（圖9），詢問您是否要離開程式並跳轉到App Inventor中文學習網？如果點選NO就返回程式繼續偵測輻射，如果點選YES就真的跳轉到瀏覽器了。

圖8  點選App Inventor TW圖案會啟動Notifier元件

圖9  使用Notifier元件產生對話視窗

圖10  點選CAVE圖案會跳到App Inventor中文學習網

實際執行的時候，請先確認NXT已經開機且藍牙也啟動了。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4的藍牙清單畫面，點選NXT主機名稱就會自動連線，連線完成就能看到感測器值不停更新，NXT主機也嗶嗶嗶開始唱歌。快點拿去嚇嚇您的朋友吧！

請要下載本程式來玩玩看的朋友，請由以下連結下載：
http://dl.dropbox.com/u/11288673/NXT_Radiation.apk
或掃描以下的QRCode也可以唷！

註1： 光感測器值實際上範圍為0~1023，為求計算方便就視為0~1000，會有些許誤差但不明顯。您可自行求得正確之關係式。

註2：將Android 手機設定為可安裝非Market 下載的程式以及讓手機與樂高NXT 主機連線等說明請參考：http://www.appinventor.tw。

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2012/6月號

文／曾吉弘（CAVE教育團隊）

本期的App Inventor機器人專欄要藉由手機的傾斜程度來控制機器人的動作。本範例使用了姿態感測器（Orientation Sensor）的X、Y軸向資訊來共同決定樂高機器人的左右馬達電力，並同時控制畫面上的CAVE小圖案移動。本範例與2012年7月號的〈單點觸控〉的概念很相似，只是訊號來源由觸控點座標改為姿態感測器變化量而已。在數學運算上用到了sin與cos等基礎三角函數，對於學生來說是個相當不錯的練習機會。

姿態感測器主要感應手機方位的變化，回傳了三個軸向的傾斜角度，分別是X軸：俯仰（Pitch）、Y軸：翻滾（Roll）與Z軸：旋轉（Azimuth，或稱Yaw）。

開始玩機器人

首先請把NXT機器人準備好，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「連線」按鈕可以按，其它所有按鈕都無法操作。另一方面，因為Orientation感測器目前是關閉的，這時不論您如何翻轉手機，CAVE小圖案都是不會動的，我們會在連線成功之後才將其啟動。點選「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，就能看到pitch與roll的資料不斷更新，搖晃手機還能看到CAVE小圖案在畫布上移動（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  連線成功後出現相關資訊，CAVE小圖案也會動了。

STEP2  程式初始化：

接著是點選連線清單之前（ListPicker_CONNECT事件），先指定清單內容為藍牙配對裝置清單（圖3a）。在連線之前之所以CAVE小圖案無法移動，是因為我們先將姿態感測器關起來了，要等到連線成功之後（圖3b）才會啟動，這時原本不會動的CAVE小圖案以及無法按下的「斷線」等按鈕這時也都可以操作了。

 圖3a  指定藍牙配對裝置清單並隱藏觸控板。

 圖3b  連線成功後啟動相關元件。

STEP3 變數介紹：

本範例共使用了五個整數型別變數，介紹如下：

1. count：用來切換感測器與馬達資訊是否顯示。
2. power：取得姿態感測器的Magnitude來決定控制上的靈敏度。
3. angle：手機傾斜方向，如為0則代表手機朝Y軸正向傾斜（pitch值增加）。
4. LMotor：左馬達電力。
5. RMotor：右馬達電力。

 圖4  變數介紹。

STEP4 根據姿態感測器資訊計算馬達電力：

所有的計算都是在OrientationSensor1.OrientationChanged事件中完成，只要姿態感測器任一軸向的資訊有改變就會自動呼叫本事件並執行其中內容。以下依序說明：

1.移動CAVE小圖案：使用ImageSprite.MoveTo指令，將XY欄位指定為ImageSprite.X – roll以及ImageSprite.Y – pitch，這樣當您搖晃手機時，可愛的CAVE小圖案也會在畫面上漂來漂去，相當有趣。請注意當CAVE小圖案沿著Y軸正向移動時，這時候增加的是pitch而不是roll，不要搞錯囉！

2.更新變數：

• angle = OrientationSensor.Angle – 45：取得手機傾斜角並進行偏量補償，方便馬達電力計算。

• power = OrientationSensor.Magnitude * 200：OrientationSensor.Magnitude是一個介於0到1之間的小數，代表手機的傾斜程度，您可以調整200這個常數來放大或縮小傾斜程度對於機器人電力的影響。雖然馬達電力範圍為-100到100，但超過也沒關係，馬達電力不會因此而受影響。

• LMotor = cos（angle） * power：左馬達電力

• RMotor = sin（angle） * power：左馬達電力

＊註：您可以堅持老派風格，也就是使用pitch與roll變數值，搭配三角函數計算之後一樣能有相同的機器人控制效果。但本範例使用姿態感測器的angle與Magnitude這兩項變數，也是另一種作法。

3.顯示變數於標籤上：將pitch與roll的資訊更新在Label_Orientation標籤上，並將左右馬達電力LMotor與RMotor更新在Label_Motor標籤上。為避免單一字串過長，我們使用make text指令將多個字串組合在一起，這在各程式語言中都是常見的技巧。

4.轉動馬達：最後把LMotor與RMotor變數值分別指定給NxtDrive_B與NxtDrive_C的MoveforwardIndefinitely指令就可以讓兩個馬達根據手機傾斜狀況來運動了。

 圖5  根據姿態感測器的X、Y軸向變化資訊來控制機器人。

STEP5 點選CAVE小圖案來顯示資訊：

本次程式多了一個附加功能，就是點擊CAVE小圖案來顯示或關閉各樣資訊的即時更新，這是因為有的Android手機會因為這些資訊更新太過頻繁而變的卡卡的，您可以視實際狀況來決定是否要顯示這些資訊。我們在ImageSprite1.Touched點擊事件中，根據count是0或1來決定顯示或關閉訊的即時更新（圖6b）。

 圖6a  根據方位感測器值來改變小圖案指向。

 圖6b  資訊標籤關閉。

STEP6  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，CAVE小圖案又再次回到畫面中央且不再移動了。這時候您可以再次發起連線。

 圖7  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。接著在您的Android裝置上點選程式畫面中的「連線」按鈕，會進到藍牙清單畫面，點選NXT主機名稱連線成功後就可以搖晃手機來控制機器人了（圖8a到8c），操作方式相當直覺，您一定會喜歡的，但小心別把手機掉到地上啦。操作過程中您可以隨時點選CAVE小圖案來關閉資訊顯示。

 圖8a  手機向前傾斜，機器人前進，馬達電力為（52,49）。
 圖8b  手機向右傾斜，機器人原地右轉，馬達電力為（55,-57）。
 圖8c  兩個向左後方傾斜，機器人向左後方轉彎，馬達電力為（-37,-7）。

絕大部分的Android裝置都會有姿態感測器，許多小遊戲例如滾球或是賽車等，也都應用了姿態感測器來偵測玩家的動作。但由於姿態感測器相當靈敏，您也許需要針對本範例中一些參數進行調整來達到更好的效果。

歡迎大家由這個下載本程式來玩玩看！或掃描以下的QRCode也可以唷！更多有趣的機器人app請在Google Play搜尋「CAVE 教育團隊」就找得到了。

註1：機器人運動方向有可能因為車頭指向而和程式設定相反，只要將左右馬達電線互換即可。
註2：想學如何開發App Inventor程式嗎？請到App Inventor中文學習網（http://www.appinventor.tw）與我們一同學習。
註3：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連結。
註4：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 2013/1月號

文／曾吉弘（CAVE教育團隊）

大家好，歡迎來到CAVE的App Inventor機器人專欄，本期的主題的主角是樂高NXT套件中的光感測器，當光感測器偵測到愈亮的光源或是顏色愈白的物體時，NXT主機就會發出愈高頻率的聲音，Android手機上的畫面也會有所改變。我們可以把今天的作品假裝成一個輻射偵測器，來開開朋友的玩笑。

本次範例的重點在於使用簡易的線性方程式來將光感測器值轉換為NXT主機發音的頻率，並根據頻率的高低來轉換Android手機上的畫面。如果數值過高（數值大於600），螢幕會顯示紅色來警告；如果更高的話（代表輻射量超標了，快逃！）會在畫面上顯示一個骷髏頭。

計算的過程很簡單，我們希望光感測器值從0增加到1000時（註1），NXT主機發音的頻率會由200Hz到2000Hz。經過簡單的解聯立方程式（還沒忘記吧？）之後可以得到下列的關係式：

y = 1.8x + 200

您可以自由調整這個式子，例如把18成改成25的話，頻率上升的速度會更快。這是基礎比例控制（proportional control），意即系統的輸入與輸出成比例關係，而非單純的二分法。此種控制方法運用在機器人上的話，可以達到相當滑順的執行效果，也能讓使用者進行細膩的微調。我們會在日後的專題中詳細介紹。

首先請把NXT機器人準備好，並將光感測器接在NXT的3號輸入端。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（圖1）。

圖1  NXT主機藍牙已開啟（左上角）

接下來依序介紹程式的各個功能：

STEP1：

首次進入程式的畫面如圖2，您可以看到只有 [NXT裝置清單/連線]按鈕可以按，[斷線]按鈕則無法按下，因為我們希望在NXT機器人連線之前只能點選[連線]按鈕，來讓使用者操作單純化。請注意輻射量實際上就是光感應器的值，當然不是真的輻射。

圖2 程式首次執行的畫面

STEP2：

接著是將ListPickerConnect清單指定為藍牙配對裝置清單（圖3），點選[連線]按鈕之後，會進入Android裝置的藍牙連線清單（圖4），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，返回主畫面之後您可以看到光感測器值已經更新在Android裝置畫面上了，NXT主機也會根據光感測器所指向物體的亮度或顏色發出不同頻率的聲音，光源愈亮或顏色愈接近白色的話，發音頻率愈高。

圖3  將ListPickerConnect清單內容指定為藍牙配對裝置清單。

圖4  Android裝置的藍牙連線清單

STEP3：

本程式延續上一期的感測器面板專題，除了使用Clock元件來定時更新感測器值之外，我們再多做一點，讓螢幕跟著光感測器值的變化顯示對應的資訊。主要的想法如下：

光感測器值小於600à輻射量正常，設定Canvas元件底色為無色。

光感測器值介於600與900之間à輻射量偏高，設定Canvas元件底色為紅色。

光感測器值大於900à輻射量超高！設定Canvas元件底色為紅色。

要達到這種效果的關鍵在於Canvas畫布元件，它可以讓我們對它進行點擊以及拖拉的動作，本範例是根據光感測器值來置換Canvas元件的底色與底圖。我們在Clock.Timer計時器事件中加入了兩層if else判斷式來看光感測器值就竟落在哪一個區間中，接著才來調整Canvas元件的底圖或底色。

圖5a  連線成功之後顯示出光感測器值，正常範圍下螢幕無變化

圖5b  光感測器值超過600，螢幕變為紅色

圖5c  光感測器值超過900！換成骷髏Android小綠人，快逃命吧！

圖6  程式主執行區：Clock.Timer計時器事件（ 上半：顯示感測器值以及播放音效；下半：根據感測器值來更改Canvas底色與底圖）

STEP4：

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。這時候您可以再次發起連線。

圖7  按下[斷線]按鈕時中斷藍牙連線

STEP5：

本範例一樣加入了超連結功能，點選畫面下方的App Inventor TW圖案就能跳到App Inventor中文學習網。這是藉由App Inventor的ActivityStarter來呼叫Android裝置上的WebKit瀏覽器，網址是從DataUri來指定為http://www.appinventor.tw。但是有時候我們可能會不小心按到圖案就跳出程式，這會讓人有點困擾，所以我們新增了一個Notifier通知元件，它可以產生各種對話視窗。

如此一來，當點選App Inventor TW圖案之後將先顯示一個對話視窗（圖9），詢問您是否要離開程式並跳轉到App Inventor中文學習網？如果點選NO就返回程式繼續偵測輻射，如果點選YES就真的跳轉到瀏覽器了。

圖8  點選App Inventor TW圖案會啟動Notifier元件

圖9  使用Notifier元件產生對話視窗

圖10  點選CAVE圖案會跳到App Inventor中文學習網

實際執行的時候，請先確認NXT已經開機且藍牙也啟動了。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4的藍牙清單畫面，點選NXT主機名稱就會自動連線，連線完成就能看到感測器值不停更新，NXT主機也嗶嗶嗶開始唱歌。快點拿去嚇嚇您的朋友吧！

請要下載本程式來玩玩看的朋友，請由以下連結下載：
http://dl.dropbox.com/u/11288673/NXT_Radiation.apk
或掃描以下的QRCode也可以唷！

註1： 光感測器值實際上範圍為0~1023，為求計算方便就視為0~1000，會有些許誤差但不明顯。您可自行求得正確之關係式。

註2：將Android 手機設定為可安裝非Market 下載的程式以及讓手機與樂高NXT 主機連線等說明請參考：http://www.appinventor.tw。

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2012/6月號