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_toio python

对于青少年来说，操控自己的机器人打擂台是非常有成就感的活动。如今，索尼toio™就能让他们梦想成真。我们可以在布置好的场地中使用键盘或操作杆操控两个Q宝机器人互相攻击，先被挤出场地的一方判负。下面我会分享如何使用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。

toio™机器人擂台赛实现：

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。

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/

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。

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），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：

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/)，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
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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)
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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)

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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:

我们也可以为机器人制作个性化的装扮：

再开始擂台赛，体验就更好了：

利用场地变化，我们也可以开发更多的擂台赛规则。例如，我们可以操控机器人在圆形的跑道上赛跑，比赛过程中机器人超出跑道范围者判负，先到达终点胜利；我们也可以操控机器人将小玩具从擂台的一个位置推到另一个位置，过程中机器人和己方的小玩具都不能被对方挤出擂台；我们还可以将这些玩法组合起来，通过多局对决来比出最终的胜负。总之，基于简单的擂台赛机制，小孩子可以使用Q宝机器人开发出很多玩法，增添更多乐趣。