mBot 循線軌跡設計 (適應各種顏色與反光程度的平面)

由於各種平面的顏色與反光程度不一，單使用黑色軌跡不足以讓 mBot 順利循線前進。使用常見的「PVC絕緣膠帶」，選擇「黑」「白」兩色，以「黑白黑」或「白黑白」的交錯方式佈設，將 mBot 的循線範圍限制在外側兩線內，可適應於一般地面環境。

mBot 如何使用 Gyroscope (陀螺儀) 自行走直線

這裡我們嘗試運用外部感應器讓 mBot 自行走直線 (straight line)，也就是利用感應器回傳的數值來修正 mBot 的行走方向。可運用的感應器有「羅盤 (compass)」、「陀螺儀 (gyroscope)」與「加速計 (accelerometer)」，三者的差異可參考「Difference between Accelerometer , Compass ,Gyros or Gyroscope」。

而「走直線」在此意味著盡可能讓 mBot 朝著初始位置 (initial position) 所指的方向前進。起初嘗試運用「電子羅盤」指引方向，但容易受到地球磁場以外的磁性物質干擾，不利於 mBot 正確找到方向。因此，選擇「陀螺儀」來偵測 mBot 車體偏移情形，及時轉向，回到初始指向的路線。

1. 選用陀螺儀「Me 3-Axis Accelerometer and Gyro Sensor」，裝置於 mBot 上，讀取 Z 軸資訊取得車體偏移情形。
    
2. 車體相對於平面的靜止情況下，Z 軸的數值雖然上下起伏，尚在一定範圍內，其數值仍具參考價值。如將 USB 電源供應改為電池供電後，將明顯發現 Z 軸數值不斷偏移，隨著時間而增加 (可為負值)，這樣便無法正確運用 Z 軸的數值了解車體偏向情形。推測或許是 drift 的問題，可參考關鍵字「gyro drift」搜尋相關文件。
3. 如何修正 mBot 陀螺儀 Z 軸數值偏移的問題呢？
   首先，透過簡單的程式來紀錄「時間」與「Z 軸數值」的對應關係，「時間」則是 mBot 內部的計時器數值。取樣的過程，可以加入時間間隔，每隔0.5秒、1秒，或是0.1秒皆可。避免過於頻繁讀取，感應器未能及時反應，而取得極端數值。
   
   將數值紀錄於清單 (list) 中，再將此資料匯出，透過相關統計軟體來分析與計算。
   
4. 觀察「時間」與「Z 軸數值」對應關係，排除掉過大或過小的數值，推測可能為線性關係 (linear)，進一步使用統計軟體(如「Linear regression calculator」)分析與確認。下表數值中，也會發現當 Z 軸數值小於 -180 後，將變成 180；而大於 180 後，將變成 -180。在後面的程式中會針對這個問題做處理。
   
   Z 軸數值每秒大概會有接近 -3.0 的增加。
   
5. 實際程式
   透過 calc_drift 函式，可以依實際請況自動取樣計算合適的 drift 值。或依據實際經驗，指定 drift 值，如 calc_drift2 函式。這裡修正所需的經驗數值約是 3.34。
   
6. 上述方法，雖不能完美的直線行走，尚能於適當距離內完成近似直線的軌跡。正所謂「失之毫釐，差之千里」，初始指向的些微差異，隨著時間變化，終將使得 mBot 與目標位置漸行漸遠。
7. 借用 Micro:bit 或其他的「電子羅盤 (磁強計)」，增加額外的觀察資訊，提供 mBot 判斷方向或許值得一試。
   
   下圖程式，將 Micro:bit 讀取到的方位感應值稍做判斷後，以數位信號方式與 mBot 溝通。
   

Scratch 遊戲設計—3D 迷宮 (3D Maze)

設計重點

1. 運用切片層疊的方式製造深度，產生立體效果
2. 偵測球體與牆面的碰撞

JavaScript 版本 (適合手機與行動裝置)

• Sulfurous 版本

https://scratch.mit.edu/projects/205525319/

參考資源：

• 1s1s 3D Labyrinth!
• Sliced 3D method

Scratch 模擬設計—紅綠燈與小綠人動畫 (Traffic Light with Animations)

設計重點

1. 模擬燈號（綠、黃、紅）顯示的時間順序，運用造型變化功能
2. 設計小綠人快走或跑步動畫

JavaScript 版本 (適合手機與行動裝置)

• Sulfurous 版本

• Phosphorus 版本

https://scratch.mit.edu/projects/205311495/

參考資源：

• 車輛號誌倒數
• 跑步動作分解

Ortho Robot 一個 2D 與 3D 轉換的遊戲

http://stabyourself.net/orthorobot/

Scratch 遊戲設計—蝴蝶拼圖遊戲 (Butterfly Puzzle)

JavaScript 版本 (適合手機與行動裝置)

紫斑蝶

• Sulfurous 版本
• Phosphorus 版本

https://scratch.mit.edu/projects/199914174/

大白斑蝶

• Sulfurous 版本
• Phosphorus 版本

https://scratch.mit.edu/projects/200135871/

樺斑蝶

• Sulfurous 版本
• Phosphorus 版本

https://scratch.mit.edu/projects/200136851/

玉帶鳳蝶

• Sulfurous 版本
• Phosphorus 版本

https://scratch.mit.edu/projects/200176510/

參考資源：

• ImageSplitter 圖片編輯與分割工具
• Pixabay 蝴蝶圖片(紫斑蝶)
• Pixabay 蝴蝶圖片(大白斑蝶)
• Pixabay 蝴蝶圖片(樺斑蝶)

Code.org 初學者常見問題分析

Micro:bit 資源分享

• 更新韌體
  按住 reset 鍵，接上 USB 連接線，進入 MAINTENANCE 模式
  最新韌體下載(kl26z_microbit) https://github.com/ARMmbed/DAPLink/releases

  $ cp 0244_kl26z_microbit_0x8000.hex /run/media/lyshie/MAINTENANCE/

• Micro:bit 資源列表
  https://github.com/carlosperate/awesome-microbit
• MIT App Inventor
  • Internet of Things
  • BluetoothLE
  • Platform: BBC micro:bit

• Control a BBC micro:bit from Node.js using BLE
  https://github.com/sandeepmistry/node-bbc-microbit
  韌體
  https://github.com/sandeepmistry/node-bbc-microbit/tree/master/firmware

• Golang framework for robotics, drones, and the Internet of Things (IoT)
  https://github.com/hybridgroup/gobot

• Scratch to micro:bit bridge.
  https://github.com/MrYsLab/s2m

• Scratch 與 Micro:bit 硬體擴充

• Linux 下使用 BLE (Bluetooth Low Energy) 與 Micro:bit 溝通
  https://gist.github.com/lyshie/70c5b759357da3f630348a8a510acba9

• GATT Profile 簡介
  https://www.race604.com/gatt-profile-intro/

• BBC micro:bit Bluetooth Profile

• 謝老師實作 Micro:bit BLE 與 Scratch 連接

• Scratch controller with Micro:bit over BLE (Bluetooth Low Energy)
  
  

• Micro:bit BLE (Bluetooth Low Energy) 讀取溫度數據  

• Tutorial: BLE Pairing the Raspberry Pi 3 Model B with Hexiwear

  $ bluetoothctl
  [BBC micro:bit [zotap]]# power on
  [BBC micro:bit [zotap]]# agent on
  [BBC micro:bit [zotap]]# scan on
  [BBC micro:bit [zotap]]# pair D6:AF:43:58:57:9F
  [BBC micro:bit [zotap]]# connect D6:AF:43:58:57:9F
  [BBC micro:bit [zotap]]# list-attributes
  Characteristic                                                                                  
          /org/bluez/hci0/dev_D6_AF_43_58_57_9F/service0025/char0028
          e95d93ee-251d-470a-a062-fa1922dfa9a8    
          MicroBit LED Text
  [BBC micro:bit [zotap]]# select-attributes /org/bluez/hci0/dev_D6_AF_43_58_57_9F/service0025/char0028
  [BBC micro:bit [zotap]]# write 0x31 0x32 0x33
  

   

Scratch 進階技巧—視差捲動 (Parallax scrolling)

透過不同「深度」的「圖層」變化，越底層的背景移動速度越慢，藉以營造出距離玩家不同遠近的視覺效果。

範例中，技巧性的藏入一白色橫條，避免移動到畫面邊界時出現延遲的問題，增進畫面的平順。

https://scratch.mit.edu/projects/193202835/

參考文件：

• https://en.wikipedia.org/wiki/Parallax_scrolling
• 視差滾動

Linux 下使用 BLE (Bluetooth Low Energy) 與 Micro:bit 溝通

https://gist.github.com/lyshie/70c5b759357da3f630348a8a510acba9

參考文件

• Gobot Micro:bit
• GORT
• node-bbc-microbit (Flashing micro:bit firmware)
• Read micro:bit data from Linux via Bluetooth (BLE)