描述

當(dāng)我第一次注意到LEGO MINDSTORMS 語音挑戰(zhàn)賽時(shí)，我真的很想?yún)⒓樱褂?Alexa 語音驅(qū)動(dòng)技能和 MINDSTORMS EV3 來激活 LEGO 是多么有趣！我的第一個(gè)想法是，這應(yīng)該是一項(xiàng)孩子們會(huì)喜歡的有趣活動(dòng)（并希望也能從中學(xué)習(xí)）。由于一個(gè)項(xiàng)目的目標(biāo)是充分利用語音交互，而且我有一些朋友的孩子很難學(xué)習(xí)乘法表，所以一個(gè)想法誕生了：將這個(gè)項(xiàng)目的技能部分集中在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)乘法表上！

下一個(gè)問題是該項(xiàng)目的 LEGO MINDSTORMS 部分應(yīng)該是什么樣子？我的第一個(gè)想法是一場拔河比賽，兩輛由正確的數(shù)學(xué)測驗(yàn)答案提供動(dòng)力的汽車朝相反的方向行駛，直到獲勝者被命名。不，不好，我想要一款只允許一個(gè)孩子練習(xí)數(shù)學(xué)技能的游戲，所以我想到了一輛 LEGO MINDSTORMS 動(dòng)力卡車，它會(huì)在每個(gè)正確答案的情況下駛向?qū)W生。假設(shè)正確回答了足夠多的問題，卡車就會(huì)送出獎(jiǎng)品！當(dāng)然，每個(gè)孩子都是獨(dú)一無二的，因此我作為該項(xiàng)目的一部分創(chuàng)建的 Mindstorms 數(shù)學(xué)技能允許調(diào)整默認(rèn)值，即問題數(shù)量和難度級(jí)別，這讓我面臨更多語音交互挑戰(zhàn)，但結(jié)果很好。我還設(shè)法調(diào)整了獎(jiǎng)品，

MINDSTORMS EV3 Alexa Gadget 獎(jiǎng)品卡車

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我想要的這項(xiàng)技能的一個(gè)附加功能是“視覺效果”。

Mindstorms Math -修改意圖和隨機(jī)響應(yīng)演示用戶可以更改默認(rèn)設(shè)置以使學(xué)生工作更多（或更少）以獲得獎(jiǎng)品。

創(chuàng)建您自己的項(xiàng)目版本在本文檔的下一部分中，我將討論我用于創(chuàng)建此技能的過程。希望我包含足夠的信息，以便您可以創(chuàng)建自己版本的 Mindstorms 數(shù)學(xué)技能和 Prize Truck Alexa 小工具。

構(gòu)建技能對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，我首先構(gòu)建了 Alexa 技能，我將確切的 LEGO 設(shè)計(jì)留到以后使用（盡管我有一個(gè)粗略的想法，我真正想使用 EV3 的是兩個(gè)電機(jī)，沒有傳感器）。我首先瀏覽了 hackster.io設(shè)置和任務(wù) 1 到 4（在此處找到）。這些教程非常好，它們引導(dǎo)我完成了從將 Alexa Gadgets Toolkit 和相關(guān)演示任務(wù)代碼閃爍到 EV3 智能程序塊，到指導(dǎo)我逐步向任務(wù)的 Alexa 技能部分添加功能的步驟。如果您完成這些教程，您會(huì)發(fā)現(xiàn)設(shè)置獎(jiǎng)品卡車是一個(gè)簡單的過程。

設(shè)置和任務(wù) 1 到 4 的基本部分 通過對(duì)任務(wù) Python 代碼進(jìn)行一些注釋，我可以僅使用以下部分來證明 EV3 可以滿足我的要求：LEGO MINDSTORMS EV3 智能積木、MINDSTORMS 大型電機(jī)（和電源線） 、microSD 或 microSDHC 卡（2GB 至 32GB）、電腦芯片適配器、USB 無線適配器（我使用的是 TP-Link Nano 適配器）、6 節(jié) AA 電池（最好是可充電電池，我使用的是 TENAVOLTS 品牌，它們對(duì)我來說效果很好） . 在完成任務(wù)時(shí)，您必須注釋掉或刪除對(duì)您沒有的任何電機(jī)或傳感器的引用，否則 Python 代碼將失敗。如果您在任務(wù) 1 到 4 期間遇到困難，請(qǐng)不要忘記使用有用的討論板. 您還可以通過查看我的另一個(gè)基于 Alexa/EV3 的項(xiàng)目Bobblehead Bobbler獲得一些提示。

Alexa Skill - Mindstorms Math在玩 LEGO 之前，我專注于我的 Alexa Skill。我修改了 Mission-04 Node.js 代碼，但確保支持有趣的游戲和修改默認(rèn)值功能所需的語音命令和 IntentHandlers。我知道我可以在所有游戲玩法完成后重新添加 EV3 指令。我牢記，因?yàn)檫@是一款孩子們會(huì)想玩的游戲，所以我想支持慢速反應(yīng)、重復(fù)提問的能力，甚至是“我不知道”的回答。好消息，我想我做到了，關(guān)鍵是使用Session Attributes。請(qǐng)注意，在代碼中我有以下語句：Util.putSessionAttribute(handlerInput, 'lastQuestion', question); 這存儲(chǔ)了用戶被問到的最后一個(gè)問題......然后在 AnswerIntentHandler 中，如果用戶沒有使用有效數(shù)字回答，技能可以使用以下語句“記住”（然后重新詢問）該問題：var lastQuestion = "Sorry, I didn't get that, " + attributesManager.getSessionAttributes().lastQuestion;

Mindstorms Math Alexa 技能的其他特點(diǎn)：

• FallBack：我添加了AMAZON.FallbackIntent（Alexa Skill Kit 的一部分），這樣當(dāng)孩子在錯(cuò)誤的時(shí)間做出愚蠢的回答時(shí)，我們可以提示他們?cè)僭囈淮危粌H僅是失敗。
• 不同的回應(yīng)：注意randomAwesome() 和randomWrong()方法。這些通過用隨機(jī)短語（和聲音）響應(yīng)來增加技能。因此，不要總是只回應(yīng)“正確！” 當(dāng)給出正確答案時(shí)，我會(huì)在“太棒了！”、“正確！”、“是！！”之間隨機(jī)切換。和“一路走好！”。
• 響應(yīng)中的聲音：我通常會(huì)用短促的“Bling”聲音來響應(yīng)，但四分之一的人會(huì)用卡車加速的聲音來響應(yīng)，只是有點(diǎn)額外的隨機(jī)樂趣。這是將聲音添加到響應(yīng)的行：您可以在Alexa Skills Kit 聲音庫中找到超過 2500 個(gè)聲音片段的列表（甚至播放）responseString = "Correct ";
  
• 回應(yīng)中的情感：為了獲得更多多樣性和更愉快的體驗(yàn)，我還使用了情感功能。當(dāng)代碼如下所示時(shí)，Alexa 將以不同方式強(qiáng)調(diào)單詞：您可以使用 Alexa Skills Kit語音合成標(biāo)記語言responseString = `Alright!`;找到更多強(qiáng)調(diào)語音的方法。
• 斷開連接工作：hackster.io 任務(wù)代碼需要通過藍(lán)牙連接 EV3 才能運(yùn)行，如果 Alexa 找不到 EV3 Brick，示例技能就會(huì)退出。然而，即使磚塊不可用，我也讓這段代碼工作，這是通過檢查有效的“endpointId”在幾個(gè)地方完成的。因?yàn)檫@項(xiàng)技能是斷開連接的，所以即使在 Echo Auto 上，學(xué)生也可以更輕松地在車上玩/練習(xí)數(shù)學(xué)！
• Supports Graphics and Different Devices：這個(gè)技能有多個(gè)代碼路徑，因?yàn)槌薊V3之外，我支持屏幕設(shè)備（Echo Show），純文本屏幕設(shè)備（Fire HD）和無屏幕設(shè)備（Echo Dot）。

為您自己設(shè)置 Alexa 技能：要添加 Mindstorms 數(shù)學(xué)技能，請(qǐng)按照任務(wù) 3中所述登錄到您的 Alexa 開發(fā)者控制臺(tái)。您會(huì)注意到大部分操作發(fā)生在 index.js 中但是您需要復(fù)制我附加到該項(xiàng)目的所有文件 model.json、common.js、datasource.json、index.js、latest.json、package.json 和 util.js。Datasource.json 用于將信息發(fā)送到 lastest.json 中設(shè)計(jì)的 APL 屏幕除了將文件復(fù)制到您的 Alexa 開發(fā)者控制臺(tái)之外，您還需要將此技能注冊(cè)為 Alexa 小工具，如任務(wù) 1 中所述。作為此過程的一部分，您將轉(zhuǎn)到“接口”屏幕以啟用您的技能以打開“自定義接口控制器”。對(duì)于此技能，因?yàn)槲覀冋趩⒂?Echo Show 設(shè)備和 APL，您還需要打開 Alexa Presentation Language，并檢查支持的所有屏幕，請(qǐng)參見下圖。

為您的 Alexa 技能啟用接口

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您可能想要調(diào)整 index.js 文件中的一些默認(rèn)值。例如，您可能想問 10 個(gè)以上的問題或只需要 8 個(gè)正確答案即可獲得獎(jiǎng)品。這些默認(rèn)值很容易在 index.js 文件的頂部附近找到

具有易于更新默認(rèn)值的 Alexa Skill index.js

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設(shè)置此項(xiàng)目的 MINDSTORMS EV3 部分：

• 按照 hackster.io LEGO Voice Challenge設(shè)置說明在您的 EV3 程序塊上啟用 Alexa 工具包。這個(gè)過程的一個(gè)很好的特點(diǎn)是軟件都位于您的 microSD 芯片上，因此不會(huì)有意外地在 Mindstorms brick 上閃爍壞軟件或損壞軟件的風(fēng)險(xiǎn)。
• 在設(shè)置部分，您下載了一個(gè)名為 alexa-gadgets-mindstorms-2019.nnn....zip 的文件。對(duì)于 Mindstorms Math 項(xiàng)目，我只是將 mindstorms-math.py 附加到該項(xiàng)目，您需要編輯 mindstorms-math.ini 文件，因?yàn)樗仨毎ㄒ坏?amazonId 和 alexaGadgetSecret（如 Mission 4 教程中所述). 使用 Visual Studio Code 將 mindstorms-math.py 和 mindstorms-math.ini 發(fā)送到您的 EV3 程序塊。這個(gè)過程與任務(wù) 4中描述的相同，除了我的文件是 mindstorms-math.py和 mindstorms-math.ini如果您熟悉任務(wù)代碼，這個(gè) Python 文件是相似的，但是 mindstorms-math.py 處理“搖動(dòng)”和“獎(jiǎng)勵(lì)”指令。我添加的一個(gè)小功能是當(dāng) EV3（最終）連接到您的 Echo 設(shè)備時(shí)，self.sound.speak('Alexa connected', espeak_opts='-a 200 -s 130', volume=100, play_type=0)
  導(dǎo)致 EV3 程序塊本身以老式計(jì)算機(jī)語音說話。如果您的 Echo 設(shè)備關(guān)閉或分離，積木將再次說出消息。

EV3 從 Alexa skill 收到的指令告訴它該做什么。我們發(fā)送以下類型的指令：

• '搖動(dòng)' - 用于移動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)
• '獎(jiǎng)品' - 用于使獎(jiǎng)品馬達(dá)送出獎(jiǎng)品
• 'prizeNONE' - 當(dāng)我們不希望獎(jiǎng)品電機(jī)運(yùn)行時(shí)使用。
• 對(duì)于這些指令中的每一個(gè)，Alexa 技能傳遞方向（“向前”或“向后”）、持續(xù)時(shí)間（運(yùn)行電機(jī)的時(shí)間）和速度（運(yùn)行電機(jī)的 100% 的百分比）。（請(qǐng)注意，您可能需要根據(jù)您的構(gòu)建與我的匹配程度來更改速度或持續(xù)時(shí)間）

移動(dòng)獎(jiǎng)品卡車的指令

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配對(duì)和取消配對(duì) Prize Truck Alexa Gadget任務(wù) 1 中的說明描述了如何取消配對(duì)設(shè)備。如果您想在 Echo Dot 和新的 Echo Show 之間切換，這將是必需的 :-)。我必須在這個(gè)過程的早期這樣做，以提醒自己，除了所描述的取消配對(duì)方法之外的另一種方法是打開 EV3 程序塊的 SSH 終端并運(yùn)行命令sudo python3 mission-01/mission-01.py --clear（系統(tǒng)將提示您輸入密碼和默認(rèn)設(shè)置密碼是制造商）。現(xiàn)在，如果您只需運(yùn)行 mindstorms-math.py 代碼，它就會(huì)將磚塊置于新設(shè)備的配對(duì)模式。如果你想切換回來并再次與你的 Echo dot 配對(duì)，我發(fā)現(xiàn)你需要使用 Alexa 應(yīng)用程序忘記之前的藍(lán)牙設(shè)備。

構(gòu)建此項(xiàng)目的樂高技術(shù)部分 現(xiàn)在來一些額外的樂趣：樂高積木！為了記錄如何使用這個(gè)項(xiàng)目，我找到了一個(gè)名為 Studio 的簡潔程序，由 BrickLink Corporation 開發(fā)。它是免費(fèi)的，可以在這里https://www.bricklink.com/v3/studio/download.page順便說一下，在做這個(gè)項(xiàng)目的時(shí)候，我了解到去年 11 月，樂高集團(tuán)收購了 BrickLink Ltd，這是世界上最大的在線社區(qū)成人 LEGO 粉絲，所以讓我覺得將來可能會(huì)支持工作室軟件。

由 BrickLink Studio 渲染的獎(jiǎng)品卡車設(shè)計(jì)

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安裝 BrickLink Studio 后，您將能夠使用文件 -> 導(dǎo)入來導(dǎo)入 PrizeTruckFullBuildFinal.io 模型。另一個(gè)區(qū)別是工作室設(shè)計(jì)中所示的傳送帶沒有皮帶，但該部件通常作為一個(gè)完整的單元出售（技術(shù)零件 92715C01）。

使用 BrickLink Studio 2.0.12 調(diào)整后門鉸鏈的角度。

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在接近項(xiàng)目截止日期時(shí)，我偶然在翻箱倒柜中找到了一套 Technics Racer。我將較大的輪子用于備用輪子設(shè)計(jì)，我認(rèn)為它看起來更好一些，因此我為該設(shè)計(jì)包含了另一個(gè) Studio 設(shè)計(jì)模型文件……這是帶有較大輪子的獎(jiǎng)品卡車：

具有備用車輪設(shè)計(jì)的獎(jiǎng)品卡車

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最后的想法感謝您檢查這個(gè) Alexa LEGO MINDSTORMS 語音挑戰(zhàn)項(xiàng)目。我喜歡邊玩邊學(xué)，并鼓勵(lì)您嘗試使用 LEGO MINDSTORMS 創(chuàng)建支持 Alexa 的小工具，這很有趣！

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