STEM教育 🤖 制作互动猫咪机器人：激发孩子创造力！

喵～这篇文是给我码的哦！
#########2017.10.12更新见文末###########################3
[DS18B20传感器套件level up]别看他们仪表堂堂，背地里连只猫...图1

步骤1：原理图

[DS18B20传感器套件level up]别看他们仪表堂堂，背地里连只猫...图5

让我们来制作这个项目的草稿。
首先我需要一个Raspberry Pi，它有一个Linux操作系统，可以编译Python，甚至可以访问互联网。次要我想使用Arduino获取一些数据，并实现一些基本的物理反应。第三，需要网络摄像头来捕获用户操作。
最后是连接到一个模拟聊天机器人。
材料清单：
树莓派 3型号B
树莓派夜视摄像头
DFRduino UNO R3 [类似于Arduino UNO R3]
用于Arduino Uno / Mega的USB电缆A-B
防水DS18B20传感器套件
金属9g舵机（1.6kg）
并且Raspberry Pi需要一个显示器
步骤2：组装
[DS18B20传感器套件level up]别看他们仪表堂堂，背地里连只猫...图2

[DS18B20传感器套件level up]别看他们仪表堂堂，背地里连只猫...图2

[DS18B20传感器套件level up]别看他们仪表堂堂，背地里连只猫...图3

image.png
把所有东西都放在正确的位置。
步骤3：初始化树莓派

image.png
请移步浏览本教程。
提示：只需安装Raspbian。
步骤4：测试Pi相机
这是pythonprogramming.net的测试代码：
[mw_shl_code=python,true]
import io
import picamera
import cv2
import numpy

#Create a memory stream so photos doesn't need to be saved in a file
stream = io.BytesIO()
#Get the picture (low resolution, so it should be quite fast)
#Here you can also specify other parameters (e.g.:rotate the image) with picamera.PiCamera() as camera: camera.resolution = (320, 240) camera.capture(stream, format='jpeg')
#Convert the picture into a numpy array
buff = numpy.fromstring(stream.getvalue(), dtype=numpy.uint8)
#Now creates an OpenCV image
image = cv2.imdecode(buff, 1)
#Load a cascade file for detecting faces
face_cascade = cv2.CascadeClassifier('/usr/share/opencv/haarcascades/haarcascade_frontalface_alt.xml')
#Convert to grayscale
gray = cv2.cvtColor(image,cv2.COLOR_BGR2GRAY)
#Look for faces in the image using the loaded cascade file
faces = face_cascade.detectMultiScale(gray, 1.1, 5)
print "Found "+str(len(faces))+" face(s)"
#Draw a rectangle around every found face for (x,y,w,h) in faces:
cv2.rectangle(image,(x,y),(x+w,y+h),(255,255,0),2)
#Save the result image
cv2.imwrite('result.jpg',image)
[/mw_shl_code]

步骤5：PySerial封装串行端口的访问
用电缆连接Raspberry Pi和Arduino Uno。安装pySerial后，从Arduino读取数据：
[mw_shl_code=python,true]
>>> import serial

>>> ser = serial.Serial('/dev/tty.usbserial', 9600)

>>> while True:

... print ser.readline()

'1 Hello world!\r\n'

'2 Hello world!\r\n'

'3 Hello world!\r\n'

Writing data to Arduino is easy too (the following applies to Python 2.x):

>>> import serial # if you have not already done so

>>> ser = serial.Serial('/dev/tty.usbserial', 9600)

>>> ser.write('5')[/mw_shl_code]

提示：https://playground.arduino.cc/Interfacing/Python
步骤6：测试传感器和Arduino上的舵机
我有一个温度传感器，当（宠物小猫）背部传感器温度达到一定的预设高度时，会给出反馈。
[DS18B20传感器套件level up]别看他们仪表堂堂，背地里连只猫...图6

[DS18B20传感器套件level up]别看他们仪表堂堂，背地里连只猫...图6

[DS18B20传感器套件level up]别看他们仪表堂堂，背地里连只猫...图7

[DS18B20传感器套件level up]别看他们仪表堂堂，背地里连只猫...图8

步骤7：添加（伪）Chatbot功能（铲屎官识别功能即将上线。。。。）
当我抚摸它时（摩擦喵喵的脊背），我希望机器人做出一些反馈。
可以是通过舵机，试图摆动尾巴稍（舵机不给力）或者言语反馈。
例如。 '喵！舒服～就这里，继续。”
“Purrrrrr。你今天过得怎么样，铲屎的？“
“别看那些有女朋友的程序员人前光鲜！背地里他们连只猫都没有！“

我把这些句子中的每一个都编号（利用随机数），并且在我撸猫十分钟甚至更长时间之后，我的手机显示收到来自喵喵的嘲讽短信（twilio）。
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（铲屎官面部识别功能即将上线。。。。）
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步骤8：更新代码
步骤9：打包一切硬件，把它们放进玩具小猫「摄像头目前拟定用项圈形式」
[DS18B20传感器套件level up]别看他们仪表堂堂，背地里连只猫...图4