索尼 toio™ 应用创意开发征文 | 如何用Python控制Q宝进行机器人擂台赛

系统管理员 2023-10-15 19:09 46阅读 0赞

近年来，机器人擂台赛在青少年中引起了广泛的关注和参与，成为中国机器人大赛中参与人数最多的项目之一。机器人擂台赛巧妙地将智能机器人技术与中国的传统武术文化、创客精神和理念融为一体，形成了一种独特的机器人竞赛形式。在比赛中，参赛双方的机器人需要在擂台上利用各种传感器检测自身和对手的位置，根据预先设计的程序算法调整自己的进攻和防守策略，并利用各种执行器（即“武器”）攻击对手，目标是将对手打下擂台。

索尼toio™是一款高度集成的机器人产品。尽管它体积小巧，但内置了六轴传感器、识别感应器、磁力传感器、高性能马达等设备，能够实现灵活的移动和精确的定位。通过对索尼toio™的深入研究，我发现它具有极大的扩展性，完全可以实现我对于机器人擂台赛的设想。我们可以根据不同的对手和场地环境，调整toio™机器人的速度、移动方向、攻击方式和防守姿态，让它们在擂台上展现出各自独特的风采。此外，我们还可以为toio™机器人设置不同的声音和灯光效果，让它们在战斗中发出各种各样的声响和光芒，从而增强擂台赛的气氛和趣味性。

接下来，我将分享如何使用toio™机器人来实现一场精彩刺激的机器人擂台赛。

**toio™机器人擂台赛概述：**

让两个经过编程和设计的toio™机器人在一个正方形或圆形的擂台上，使用键盘对toio™机器人进行控制，使其寻找对手，互相攻击，将对手打下擂台即可取胜。

**toio™机器人擂台赛准备：**

在准备阶段，我们需要准备两个toio™Q宝机器人、一台PC以及一个自制的擂台；在软件方面，由于我们将使用Python语言进行控制，因此需要安装相关的软件包，包括setuptools、toio、bleak、ipykernel和asyncio等。

![在这里插入图片描述][25616386c819449facf3a3f354e767b3.jpeg_pic_center]

**toio™机器人擂台赛实现：**

接下来的部分将会非常精彩，我们将一步步地探索如何使用toio™机器人来实现一场激动人心的机器人擂台赛！

使用toio™Q宝进行机器人擂台赛的关键在于如何通过编程控制它的运动。Q宝的编程控制有两种方式：一种是在索尼toio™的官方网站上进行可视化编程，另外就是我们可以选择自己熟悉的开发语言，并利用官方为我们提供的代码库来进行自主编程（我们选择使用Python语言）。下面会对两种控制方式都进行简单的介绍，让我们一起开始这个令人兴奋的旅程吧！

**可视化编程控制Q宝**

可视化编程网站是索尼toio™的官方所提供的，网站地址为：[https://toio.github.io/toio-visual-programming/c/][https_toio.github.io_toio-visual-programming_c]

进入该网站，我们可以在这个位置来对我们的Q宝进行蓝牙连接，连接成功就会显示绿色的对号提示。

![在这里插入图片描述][66e8f5447f664d0fa14d96642f657f81.png_pic_center]

然后我们就可以进行可视化编程啦，通过从左边拖拽相关组件，最后形成我们的程序，当然，要想控制Q宝的前进，后退移动以及左右旋转，官网也已经为我们提供好了现成的示例代码（[https://www.sonystyle.com.cn/minisite/intelligent/toio/visual\_programming/vp3/keyboard\_controller.sb3][https_www.sonystyle.com.cn_minisite_intelligent_toio_visual_programming_vp3_keyboard_controller.sb3]），下载完成后，我们只需要选择“文件”选项进行导入就可以啦。下面的这块代码就是用来控制Q宝的移动的：

![在这里插入图片描述][7eaa6821ef5d408391349a219f5d3037.png_pic_center]

通过以上程序，我们就可以使用我们键盘的上下左右键对Q宝的前进，后退，左旋，右旋进行随心所欲的控制，我们还可以对宝的速度的进行设置，另外，还可以将Q宝的行动轨迹在画布上进行绘制。

**Python编程控制Q宝**

以下是我们使用Python语言对Q宝进行编码控制的步骤，包括下载相关软件包，连接Q宝与电脑，以及编写代码来控制Q宝的移动。

（1）下载相关软件包

首先我们要确保我们的电脑安装了Python3.11或更高版本([https://www.python.org/][https_www.python.org])，然后就可以安装相关的软件包了，安装命令如下：

# 安装setuptools软件包
    python -m pip install setuptools --upgrade
    
    # 安装toio.py软件包
    python -m pip install toio-py --upgrade
    
    # 安装bleak软件包
    python -m pip install bleak --upgrade
    
    # 安装ipykernel软件包
    python -m pip install ipykernel --upgrade
    
    # 安装toio包
    python -m pip install toio-py --upgrade

（2）将toio™核心Q宝连接到电脑

在编写代码之前，需要将toio™核心Q宝连接到电脑，可以使用USB线或蓝牙来实现连接，需要扫描并连接到方块设备，可以通过以下代码实现：

import asyncio
    
    from toio import *
    # 定义一个异步函数来连接toio™ Q宝
    async def cube_connect():
        device_list = await BLEScanner.scan(1)
        assert len(device_list) > 0
        cube = ToioCoreCube(device_list[0].interface)
        await cube.connect()
        return cube
        
    # 定义一个异步函数来断开toio™ Q宝的连接
    async def cube_disconnect(cube):
        await cube.disconnect()
        await asyncio.sleep(2)

asyncio和toio模块提供了异步编程和与方块通信的功能，我们定义一个cube\_connect函数，用来扫描并连接到方块设备，返回一个cube对象，另外定义一个cube\_disconnect函数，用来断开与方块的连接，并等待2秒。

（3）用Python代码控制Q宝的移动

要使用索尼toio™进行机器人擂台赛，最好的方式就是使用键盘来对Q包的移动进行控制，以下是使用Python代码控制Q宝移动的核心代码，包括控制Q宝的前进、后退、左转和右转。

# 导入所需的库
    import asyncio
    import keyboard
    import time
    from toio import ( 
        BLEScanner,
        Motor,
        ToioCoreCube,
    )
    
    # 定义一个异步函数来连接toio™ Q宝
    async def cube_connect():
        # 扫描并连接最近的toio™ Q宝
        device_list = await BLEScanner.scan(1)
        assert len(device_list) > 0
        cube = ToioCoreCube(device_list[0].interface)
        await cube.connect()
        return cube
    
    # 定义一个异步函数来断开toio™ Q宝的连接
    async def cube_disconnect(cube):
        await cube.disconnect()
        await asyncio.sleep(2)
    
    # 连接toio™ Q宝
    cube = await cube_connect()
    
    
    # 定义键盘监听事件
    
    # 上键往前移动,参数分别为左电机速度、右电机速度和持续时间
    keyboard.on_press_key("up", lambda _: cube.api.motor.motor_control(100, 100, 1000))
    # 下键往后移动,参数分别为左电机速度、右电机速度和持续时间  
    keyboard.on_press_key("down", lambda _: cube.api.motor.motor_control(-100, -100, 1000))  
    # 左键逆时针旋转,参数分别为左电机速度、右电机速度和持续时间
    keyboard.on_press_key("left", lambda _: cube.api.motor.motor_control(-100, 100, 1000))  
    # 右键顺时针旋转,参数分别为左电机速度、右电机速度和持续时间
    keyboard.on_press_key("right", lambda _: cube.api.motor.motor_control(100, -100, 1000))  
    
    # 使程序持续运行，以便持续监听键盘输入
    while True:
        time.sleep(1)

机器人擂台赛能够为我们带来极大的乐趣和多方面不同的体验。而就是这么两个小小的Q宝，也能满足我们对于机器人武术擂台赛的体验。

上边已经为大家分享了如何通过Python代码来控制Q宝的移动，当我们能够灵活控制Q宝的移动和其他动作时，想让两个Q宝来一场机器人擂台赛也就不是难事了！一切准备就绪，运行Python代码，就可以观察到toio™核心Q宝做出的相应反应和表现啦！

Q宝机器人擂台赛

用Q宝进行机器人擂台赛的乐趣不仅仅在于控制它们的移动和动作，还在于设计它们的战术和策略。我们可以根据不同的对手和场地，调整Q宝的速度、方向、攻击方式和防御姿态，让它们在擂台上展现出不同的风采。我们也可以给Q宝设置不同的声音和灯光效果，让它们在战斗中发出各种各样的声响和光芒，增加擂台赛的气氛和趣味。

用Q宝进行机器人擂台赛的意义不仅仅在于提升自己的编程能力和机器人知识，还在于培养自己的创造力和想象力。可以根据自己的喜好和风格，给Q宝装饰上各种各样的面具、武器、装备，让它们变成我们心目中的英雄或者反派，或者是我们自己创造的角色。

![在这里插入图片描述][2d3519a458434ed3a7822c3e14bd7223.jpeg_pic_center_pic_center]

利用一下身边的材料，给Q宝带上一个“面具”，看起来就更活灵活现了呢！

下面就再来一场更为生动的Q宝机器人擂台赛吧！

Q宝机器人擂台赛

我们能够使用Q宝进行机器人擂台赛，这都得益于Q宝内部的尖端科技元素，包括姿势检测和高性能马达等功能。这些功能使得Q宝不仅可以检测三维姿势和动作，还可以对外界的刺激和事件做出各种反应。当两台核心Q宝发生碰撞时，它们不仅可以模拟人类的互动，还可以模拟各种生物的反应和动作。在进行一场Q宝竞技比赛时，你会体验到满满的乐趣。在竞技场上，需要灵活地控制Q宝的方向和速度，同时还要注意躲避对方的攻击。当Q宝之间发生碰撞和互动时，它们会发出各种有趣的声音，这真的非常有趣。这就是使用索尼toio™核心Q宝进行机器人擂台赛的魅力所在。

用Q宝进行机器人擂台赛是一种富有乐趣、意义、过程的活动，它可以让我们在玩中学，在学中玩，在玩中创，在创中玩。

**索尼toio™之体验感受：**

在体验索尼toio™之后，我深深地被其编程功能所吸引。它让我可以自由地控制toio™核心Q宝的行为，实现了对于Q宝的创意想法——机器人比赛。索尼toio™的操作非常简单，提供了各种库和API，使得编写控制和交互代码变得非常容易，从而可以方便的控制它进行灵活的移动和各种不同的动作。无论是对于有编程经验的人，还是对于初学者，都是一个很好的学习和实践工具，通过阅读代码和文档，可以快速地掌握编程接口和逻辑。

在机器人擂台赛中，我切身体验到了Q宝的灵巧和精准，以及它们的可塑性和反应灵敏度。Q宝是一款非常有创意和互动性的机器人玩具，它可以让我们发挥想象力，创造出自己的玩法，这是一种非常好的娱乐方式，也是一种很好的学习方式。在体验过程中，我也遇到了一些挑战，比如连接和通信的问题，有时候toio™核心Q宝不能正确地接收我的指令，或者反应很慢。通过检查我的代码和网络设置，以及重启toio™核心Q宝来解决了问题。

toio™不仅能够创作出有趣的互动作品，还可用于探索未来智能新应用，toio™机器人还有超多的趣味玩法有待我们亲自去探索！

[25616386c819449facf3a3f354e767b3.jpeg_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/25616386c819449facf3a3f354e767b3.jpeg#pic_center
[https_toio.github.io_toio-visual-programming_c]: https://toio.github.io/toio-visual-programming/c/
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[https_www.sonystyle.com.cn_minisite_intelligent_toio_visual_programming_vp3_keyboard_controller.sb3]: https://www.sonystyle.com.cn/minisite/intelligent/toio/visual_programming/vp3/keyboard_controller.sb3
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[https_www.python.org]: https://www.python.org/
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