历史人物胡乱射出一箭, 历史学家在箭的落点画个圈说: 看!他正中靶心!

前言

@leeyve 最近买了两个机器人,问我能否接管它们,使其可编程。我拿来玩了会儿,十分喜欢,于是便着手试着用蓝牙接管它们。

蓝牙黑客的工作主要集中在处理 bytes,只要愿意投入时间,总是可以弄懂传输的信息,更何况身后有伟大的开源社区。

在汇景上课,课间十分钟,完成了第一次控制。

以下是接管之后,在 Python 里对其编程的小例子(近期我们也会将其接入 Scratch)

然而,我们今天并不打算讨论蓝牙黑客的技巧,玩一些更有趣的东西。

ps: 如果你对蓝牙黑客感兴趣, 可能会喜欢 btlejack

猜想与反驳

知识,特别是我们的科学知识,是通过未经证明的(和不可证明的)预言,通过猜测,通过对我们问题的尝试性解决,通过猜想而进步的。 – 波普尔《猜想与反驳》

在瞎折腾的过程中,我们发现这两机器人有一种对战模式: 当用户驾驶机器人对战时,如果按下发射按钮,击中对方,另一个机器人会被击败。

机器人并没有真的发出的子弹,另一个机器人如何知道被击中呢? 我猜测,机器人身上带有红外发射器和红外接收器。

猜想的具体内容是: 红外基本沿直线传播,如果一个机器人的红外发射器发出红外线,正好被另一个机器人的红外接收器收到,就产生了 “击中” 事件。

验证

我想验证这个想法,于是找来 micro:bit, 翻箱倒柜,从 CodeLab 旧物箱里找到 m5stack 的红外传感器:

在旧物箱里又找到一个不知哪个公司的红外遥控器:

我将红外传感器接到 micro:bit 里,之前没有对红外设备进行编程的经验,但因为有 dynablocks,信心十足,感觉可以搞定它,因为 dynablocks 是一个放大你心智力量的编程环境,对探索和理解事物提醒了绝佳支持。

我将 m5stack 的红外传感器(IN pin)连到 micro:bit 1 号引脚,通过使用 dynablocks 内置的 IR Remote (在 积木库/Other 分类里):

现在,可以实时观察到接受自红外遥控器的信号。

挫折

对我们猜想的批判极为重要:通过指出我们的错误,使我们理解我们正试图解决的那个问题的困难。就这样我们越来越熟悉我们的问题,并可能提出越来越成熟的解决:对一个理论的反驳——即对问题的任何认真的尝试性解决的反驳——始终是使我们接近真理的前进的一步 – 波普尔《猜想与反驳》

我开心地跑到隔壁办公室准备拿小黄人机器人试试。

@leeyve 和 @Leon 正在折腾它,我让他们操控机器人朝我的红外接收器发射,结果一无所获,我们的猜想似乎被实验反驳了。

我猜想,有两种可能:

  1. 机器人对战根本不是基于红外线
  2. 机器人确实发射了红外线,但目前 Dynablocks 插件对红外的解码机制与机器人发射红外时的编码机制不同,所以无法得到有意义的内容。

如何验证「猜想 2」呢?我需要拆开红外积木,看看它是如何处理红外信号的,和大多数积木化平台不同, dynablocks 对于深入理解事物的机制,提供了绝佳的支持,你可以在其中自由探索。

于是我打开积木的定义:

通过查看积木定义,大致了解了其工作原理。回到我们的 「猜想 2」:

2 机器人确实发射了红外线,但目前 Dynablocks 插件对红外的解码机制与机器人发射红外时的编码机制不同,所以无法得到有意义的内容。

为了绕开红外的解码机制,我打算直接使用定义里看到的 读取数字引脚。 如果小黄人确实发射红外,那么我们就会收到红外,并显示被枪击中(用于实时调试)。

可行!

这段代码对我们就够用了,因为我们并不关心红外信号里的内容,所以不必去解码红外信号,只关心是否有被红外射中(检测 有/无红外线 射过来)。

射击靶心 🎯

我们可以从他们的做法中知道他们的想法. —- Richard Hamming

现在我们已经可以通过 micro:bit 和红外传感器,接收到机器人的射击信号了。

我立即想做这样一个好玩的项目: 射击靶心 🎯

想法是这样的,驾驶机器人,调整其方位,看谁能够射中靶心。

个想法很容易扩展成各种形式的对抗赛。

我打算使用使用 舵机+红外传感器 来制作 , 当 红外传感器(放在靶心) 被击中时,舵机带动红外传感器转动,于是 就被击倒了。

为了增加表现力,@leeyve 建议把我们上次实验用的彩虹灯 🌈加上。 我还想把声音效果也加上, 于是我们写出了这样的代码:

值得注意的是消息积木,它们是并发的!这位构建大型项目提供了强大的支持。随着项目的生长,基于消息的编程风格不会导致耦合度和复杂性骤增。

对应的 micro:bit 代码为: gun-demo.ubp

项目效果如下:

ps: 这个项目里拼凑了来自 6 家不同公司的零件!

爆炸 💥 效果

后来我想增强子弹击中的效果,Scratch 非常适合制作效果动画! 于是我使用 Adapter 的 micro:bit radio插件,将 Dynablocks 平台与 Scratch 连在一起, 相关原理我们在上篇文章里做了详细介绍。

接着我改编了之前洛克人的项目。 完成后效果如下:

对应的 micro:bit 代码为: gun-radio.ubp

对应的 Scratch 项目代码为: demo

总结

从猜想、探索、实验到做出预期的项目,我们前后只花了 1 小时不到,中间有遇到困难,但没有迈不过的。我将这视为: 精心设计的创作平台增强用户心智和能力的一个例子。它提供的自由度,让我可以深入到系统的不同层面,进而可以使用多种方式来验证我的想法,当一种想法卡住时,可以快速切到另一种。它为增强可理解性而做的设计,让我在探索事物的同时,得以深入理解它们的运作机制;而当我有了新想法,它的实时交互性又鼓励我随时开始,不必想清楚再做,在编程的过程中深入自己的想法,实际上,它增强了我心智的力量。最终抵达的东西,并不是我最初想好的,在行进中抵达意料之外的境地。通常是意料之外的欢喜。

这里涉及的创作环境包括 Dynablocks(microblocks)、Scratch、CodeLab Adapter,它们都是个人计算的产物, 这个社区为支持用户更好理解世界,几十年来付出了不懈努力。

致敬个人计算的先驱们, 尤其是致敬 Alan Kay。