Sky Finder：樂(lè)高Alexa小工具

8. 首先我們需要啟用技能來(lái)使用我們的小工具，因此在“構(gòu)建”選項(xiàng)卡上，從左側(cè)菜單中選擇界面并啟用自定義界面控制器。

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9. 單擊頁(yè)面頂部的保存接口按鈕。

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10. 接下來(lái)，從左側(cè)菜單中選擇JSON 編輯器。將本教程底部提供的 JSON 交互模型代碼下載到編輯器中，然后將文件拖放到編輯器上方的拖放區(qū)域。

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11. 單擊屏幕頂部的保存模型按鈕，然后單擊構(gòu)建模型按鈕。構(gòu)建需要一分鐘左右的時(shí)間。您應(yīng)該會(huì)看到意圖（LocateIntent 和 ScanIntent）及其相應(yīng)的槽出現(xiàn)在屏幕左側(cè)。

單擊“意圖”以查看示例話語(yǔ)，這些話語(yǔ)是用戶可能會(huì)說(shuō)出的觸發(fā)該意圖的示例。Alexa 的 AI 根據(jù)用戶所說(shuō)的內(nèi)容選擇最合適的話語(yǔ) - 他們不必說(shuō)出示例中列出的確切單詞。

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單擊插槽類型以查看用戶可能會(huì)說(shuō)的羅盤(pán)方向或（天體）物體的名稱，以及同義詞。插槽值還包含一個(gè) ID，該 ID 將傳遞給唯一標(biāo)識(shí)對(duì)象的 Python 代碼。例如，如果您是美國(guó)人，您可能會(huì)詢問(wèn)“找到北斗七星”的技能，如果您是英國(guó)人，則可能會(huì)詢問(wèn)“找到犁”的技能，但除了這些信息之外，還有“UMa”（大熊座）的官方名稱作為 ID 傳遞。

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自定義 Alexa Skill - Lambda 函數(shù)

在本例中用 Python 編寫(xiě)的 Lambda 函數(shù)包含 Alexa 技能的所有主要處理邏輯。它由許多處理意圖的方法組成。@ 語(yǔ)法根據(jù) Alexa SDK 的要求將裝飾器應(yīng)用于類。所有技能都遵循相似的結(jié)構(gòu)，因此您可以輕松調(diào)整此技能，或亞馬遜團(tuán)隊(duì)提供的適合您目的的技能，而不是完全從頭開(kāi)始編寫(xiě)。

12. 單擊開(kāi)發(fā)人員控制臺(tái)的“代碼”選項(xiàng)卡。

13.將lambda_function.py 、utils.py和requirements.txt的內(nèi)容替換為本頁(yè)底部Code部分對(duì)應(yīng)文件的內(nèi)容。

注意：目前，請(qǐng)忽略代碼部分中標(biāo)記為“API 代碼”的同名文件

14. 右鍵單擊?? utils.py 下面的空間并選擇創(chuàng)建文件。

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15.在 lambda 文件夾中創(chuàng)建一個(gè)名為data.py的新文件。

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16.將本頁(yè)底部代碼部分的data.py文件內(nèi)容復(fù)制到新文件中。

17. 單擊保存按鈕保存您創(chuàng)建的文件，如果您想查看下面解釋的代碼，則單擊 lambda_function.py 選項(xiàng)卡。

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啟動(dòng)請(qǐng)求

除了我們?cè)诮换ツＰ椭卸x的兩個(gè)意圖（ScanIntent 和 LocateIntent）之外，還有一些內(nèi)置的意圖需要處理。其中最重要的是 LaunchRequest，它在用戶打開(kāi)技能時(shí)調(diào)用（“Alexa，打開(kāi) Sky Finder”）。

@skill_builder.request_handler(can_handle_func=is_request_type("LaunchRequest"))
def launch_request_handler(handler_input: HandlerInput):

LaunchRequest 處理程序方法首先檢查 Alexa 小工具是否已連接到 Echo 設(shè)備。

system = handler_input.request_envelope.context.system
api_access_token = system.api_access_token
api_endpoint = system.api_endpoint
# Get connected gadget endpoint ID.
endpoints = get_connected_endpoints(api_endpoint, api_access_token)

如果小工具已連接，端點(diǎn) ID 將存儲(chǔ)在會(huì)話屬性中，以便我們將來(lái)可以將位置發(fā)送到小工具。

# Store endpoint ID for using it to send custom directives later.
logger.debug("Received endpoints. Storing Endpoint Id: %s", endpoint_id)
session_attr = handler_input.attributes_manager.session_attributes
session_attr["endpoint_id"] = endpoint_id

一般來(lái)說(shuō)，每次用戶說(shuō)話時(shí)都會(huì)再次調(diào)用 lambda 函數(shù)，因此我們需要在對(duì)話期間保留的任何變量都應(yīng)存儲(chǔ)在會(huì)話屬性中。

定位意圖

LocateIntent 是我們定義的自定義意圖，當(dāng)用戶要求 Sky Finder 在天空中定位某物時(shí)調(diào)用它。當(dāng)我們收到 YesIntent 時(shí)，也會(huì)調(diào)用此處理程序方法。（稍后對(duì)此進(jìn)行更多解釋）。

@skill_builder.request_handler(can_handle_func=lambda handler_input:
is_intent_name("AMAZON.YesIntent")(handler_input) or
is_intent_name("LocateIntent")(handler_input))
def locate_intent_handler(handler_input: HandlerInput):

首先，請(qǐng)求處理程序嘗試獲取我們?cè)诮换ツＰ偷牟宀垲愋筒糠种兄付ǖ模ㄌ祗w）對(duì)象的唯一 ID，例如 UMa（大熊座）。

# Get the name of the object the user is trying to locate from the slot
slots = handler_input.request_envelope.request.intent.slots
try:
    # See if it's been matched to one of the specified values for this slot type in the interaction model
    object = slots["object"].resolutions.resolutions_per_authority[0].values[0].value.id

下一段代碼在我們定位對(duì)象時(shí)向用戶發(fā)送一個(gè)臨時(shí)響應(yīng)（“定位大熊座......”）我不會(huì)在這里詳細(xì)解釋它，除了說(shuō) SpeakDirective 是一種發(fā)送在 lambda 函數(shù)完成執(zhí)行之前響應(yīng) Echo 設(shè)備。

# Locate the object in space
az,alt,distance = utils.locate(object)

物體在天空中的位置使用方位角、高度坐標(biāo)指定。方位角在 0 到 359 度之間，對(duì)應(yīng)于羅盤(pán)方向。高度表示物體在天空中的高度，從地平線上的 0 度到頭頂正上方的 90 度。

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接下來(lái)，處理程序準(zhǔn)備來(lái)自 Alexa 的語(yǔ)音響應(yīng)，告訴用戶對(duì)象已被定位，并提供一些有趣的事實(shí)（如果我們有）。

# object found and visible with a defined distance
compass = utils.degrees_to_dir(az)
speak_output = "{} Located. {} is currently {} kilometers from your location.  {}  {}".format(radar_ping, name, distance, description, data.ASK_MESSAGE)

如果小工具已連接，我們會(huì)準(zhǔn)備一個(gè)負(fù)載（命令），其中包含 Echo 設(shè)備中繼到小工具的位置，指定我們保存到 LaunchIntent 處理程序中的會(huì)話屬性的端點(diǎn) ID。

if ("endpoint_id" in session_attr and object_located):
    payload = {
    "type": "move",
    "az": az,
    "alt": alt,
    }
    endpoint_id = session_attr["endpoint_id"]
    directive = build_send_directive(NAMESPACE, NAME_CONTROL, endpoint_id, payload)

最后，我們使用 Alexa SDK 中響應(yīng)生成器類的方法來(lái)構(gòu)建發(fā)送回 Echo 設(shè)備的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

return (handler_input.response_builder
.speak(speak_output)
.ask("What do you want me to find?")
.add_directive(directive)
.response)

掃描意圖

當(dāng)用戶詢問(wèn)有關(guān)他們?cè)谔囟ㄌ炜諈^(qū)域中可以看到的內(nèi)容的信息時(shí)，將調(diào)用 ScanIntent。

@skill_builder.request_handler(can_handle_func=is_intent_name("ScanIntent"))
def scan_intent_handler(handler_input: HandlerInput):

首先，技能從插槽中獲取用戶指定的羅盤(pán)方向。

# Get the compass direction the user has specified
slots = handler_input.request_envelope.request.intent.slots
try:
direction = slots["compass_direction"].resolutions.resolutions_per_authority[0].values[0].value.id

再一次，下一段代碼在我們進(jìn)行查找時(shí)向用戶發(fā)送一個(gè)臨時(shí)響應(yīng)，然后我們調(diào)用一個(gè)函數(shù)返回該部分天空中突出物體的列表。

# Find a list of objects in our specified part of the sky
logger.info("Scanning sky in {}.".format(direction))
scan_list = utils.scan(direction)

接下來(lái)，我們創(chuàng)建一個(gè)以逗號(hào)分隔的對(duì)象列表，供 Alexa 與用戶對(duì)話。為此，我們?cè)?data.py 文件中的 Python 字典中維護(hù)對(duì)象的常用名稱列表。

for object in scan_list:
    # Get list of proper names of objects from database
    spoken_list.append(data.OBJECT_DATA[object['name']]['name'])
    speak_output += utils.comma(spoken_list)

如果只找到一件物品，Alexa 會(huì)問(wèn)，“你想讓我告訴你它在哪里嗎？”。對(duì)象名稱保存在會(huì)話屬性中。如果用戶回答“是”，則下次將觸發(fā)YesIntent ，這實(shí)際上是由LocateIntent處理程序處理的，該處理程序?qū)⒍ㄎ灰驯４嬖跁?huì)話屬性中的對(duì)象。

如果有多個(gè)對(duì)象，Alexa 會(huì)詢問(wèn)“您希望我定位哪一個(gè)？”。

if (len(scan_list) > 1):
    speak_output += ". Which one would you like me to locate? "
else:
    speak_output += ". Do you want me to show you where it is?"
    # save object ready for a possible 'yes' response from the user
    object_of_interest = scan_list[0]['name']
    session_attr = handler_input.attributes_manager.session_attributes
    session_attr["object_of_interest"] = object_of_interest

最后，構(gòu)建響應(yīng)并將其發(fā)送到 Echo 設(shè)備。

return (handler_input.response_builder
.speak(speak_output)
.ask("Do you want me to show you where they are?")
.response)

自定義 Alexa Skill - utils.py 和 data.py

Lambda 函數(shù)導(dǎo)入另外兩個(gè)文件：

utils.py包含許多實(shí)用函數(shù)，包括查找恒星和行星位置的代碼。目前，這會(huì)調(diào)用外部查找 API 以避免必須將依賴項(xiàng)編譯到 Lambda 函數(shù)中。API 的代碼包含在本頁(yè)底部以供參考，但您不需要使用它。

data.py包含一個(gè) Python 字典，其中包含有關(guān)恒星、星座、行星和其他物體的信息，以及 Alexa 可能會(huì)向用戶發(fā)出的消息列表，例如用戶在技能啟動(dòng)時(shí)聽(tīng)到的歡迎消息。

自定義 Alexa 技能 - 指定緯度/經(jīng)度和測(cè)試

18、目前gadget的地理位置是在data.py文件中指定的。

# My latitude and longitude - NB no spaces
LAT = '51.5842N'
LON = '2.9977W'

要將其替換為您的位置，您可以使用 Google 查找附近城市的緯度/經(jīng)度。

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在將其粘貼到代碼中之前，請(qǐng)刪除空格和度數(shù)符號(hào)。

19. 完成此操作后，單擊保存按鈕，然后單擊編輯器窗口上方的部署按鈕。

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20. 要測(cè)試技能，請(qǐng)轉(zhuǎn)到開(kāi)發(fā)人員控制臺(tái)中的“測(cè)試”選項(xiàng)卡。

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21. 在Alexa 模擬器的輸入窗口中輸入Open Sky Finder （或您之前選擇的技能名稱）。您應(yīng)該會(huì)收到以下響應(yīng)。

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在下一節(jié)中，我們將了解 EV3 程序塊的軟件。

5. EV3 程序塊代碼

22. 在您的 PC 上，創(chuàng)建一個(gè)名為 SkyFinder 的新文件夾。從本頁(yè)底部的代碼部分下載skyfinder.py和skyfinder.ini文件，并將它們移動(dòng)到您剛剛創(chuàng)建的新文件夾中。

23. 打開(kāi) Visual Studio 代碼編輯器，點(diǎn)擊 File -> Open Folder 并打開(kāi)剛剛創(chuàng)建的 SkyFinder 文件夾，

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24. 在編輯器中打開(kāi)skyfinder.ini文件，添加第 4 步中的Amazon ID和Alexa Gadget Secret ，然后點(diǎn)擊 File -> Save

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25. 將 Visual Studio 連接到 EV3 程序塊。

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26. 設(shè)備連接后，圓圈將變?yōu)榫G色。單擊 ev3dev 設(shè)備瀏覽器旁邊的圖標(biāo)，將工作區(qū)發(fā)送到設(shè)備。

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與 Alexa 技能類相比，EV3 brick 上的代碼相對(duì)簡(jiǎn)單。SkyFinder主類擴(kuò)展了 AlexaGadget并調(diào)用超類來(lái)初始化小工具。

class SkyFinder(AlexaGadget):
"""
A Mindstorms gadget that points to a specified position in the sky
For use with the Sky Finder skill
"""
def __init__(self):
    """
    Performs Alexa Gadget initialization routines and ev3dev resource allocation.
    """
    super().__init__()

當(dāng)小工具與 Echo 設(shè)備連接或斷開(kāi)連接時(shí)，將調(diào)用OnConnected和OnDisconnected方法。這些只是將前面的 LED 分別設(shè)置為綠色或關(guān)閉作為狀態(tài)指示。

on_custom_mindstorms_gadget_control方法在小工具通過(guò) Echo 設(shè)備從技能接收有效負(fù)載時(shí)被調(diào)用。我們支持兩種有效載荷，一種將小工具重置為其起始位置（目前僅在啟動(dòng)時(shí)使用），另一種將指針移動(dòng)到指定的方位角、高度坐標(biāo)。

def on_custom_mindstorms_gadget_control(self, directive):
    """
    Handles the Custom.Mindstorms.Gadget control directive.
    :param directive: the custom directive with the matching namespace and name
    """
try:
    payload = json.loads(directive.payload.decode("utf-8"))
    print("Control payload: {}".format(payload), file=sys.stderr)
    control_type = payload["type"]
    if control_type == "move":
        # Expected params: [az, alt]
        self.go_to(payload["az"], int(payload["alt"]))
    if control_type == "reset":
        # Expected params: none
        self.reset_position()
except KeyError:
    print("Missing expected parameters: {}".format(directive), file=sys.stderr)

reset_position方法首先轉(zhuǎn)動(dòng)控制轉(zhuǎn)盤(pán)的大電機(jī)，直到觸摸傳感器被按下，然后將轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)指定距離回到起始位置。接下來(lái)它轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)手臂的中型電機(jī)，直到它被顏色傳感器檢測(cè)到。然后以與起始位置相反的方向旋轉(zhuǎn)。

def reset_position(self):
    """
    Move arm to starting position
    """
    logger.info(""Resetting arm position)
    self.lm.stop_action = 'brake'
    self.lm.reset()
    self.lm.position = 0

    # Rotate arm until it pushes touch sensor switch
    # and then move specified distance to start position
    self.lm.on_for_rotations(speed = SpeedDPS(72), rotations = -3, block=False)
    self.ts.wait_for_pressed()
    self.lm.off()
    self.lm.on_for_degrees(SpeedDPS(72), START_AZ, block = True)

    # Rotate arm in other axis until it's seen by the colour sensor
    # and then move specified distance to start position
    self.mm.stop_action = 'brake'
    self.mm.on_for_rotations(speed = 5, rotations = -3, block=False)
    # wait until sensor sees (red) arm
    while self.cs.color != 5:
        continue
    self.mm.off()

    self.mm.reset()
    self.mm.position = 0
    self.mm.on_for_degrees(5, START_ALT, block = True)
    # turn off the distracting LED on the colour sensor
    self.cs.mode='COL-AMBIENT'
    # Reset the position counter to 0
    self.mm.off()
    self.mm.reset()
    self.mm.position = 0
    self.lm.off()
    self.lm.reset()
    self.lm.position = 0

重置完成后，指針應(yīng)水平并指向與 EV3 程序塊成直角的位置。如果不是這種情況，請(qǐng)嘗試調(diào)整代碼第 23 和 24 行中的變量。

# Calibration constants for initial position
# Tweak these if required to ensure starting pos is North horizon (0 az, 0 alt)
START_AZ = 388
START_ALT = 210

go_to方法處理“移動(dòng)”有效負(fù)載并簡(jiǎn)單地將轉(zhuǎn)盤(pán)和指針移動(dòng)到指定位置。

為避免電纜纏結(jié)，我們只將轉(zhuǎn)盤(pán)向任一方向移動(dòng) 180 度（北向各 90 度）。要指向南方的某個(gè)位置，我們將轉(zhuǎn)盤(pán)移動(dòng)到指向北方，并將指針移到天頂（垂直向上的位置）以外以指向相反的方向。

電機(jī)位置已經(jīng)以度為單位指定，但由于它們連接到齒輪，我們將數(shù)字乘以包含齒輪比的GEAR_LM和GEAR_MM 。

def go_to(self, new_az, new_alt):
    """
    Move pointer to a specified position
    :param new_az: new azimouth position (in degrees)
    :param new_alt: new altitude position (in degrees)
    """
    self.leds.set_color("LEFT", "YELLOW")
    self.leds.set_color("RIGHT", "YELLOW")
    # Normalise rotation to prevent cable tangle
    if (new_az > 270):
        az1 = new_az - 360
        alt1 = new_alt
    elif  (new_az > 90):
        az1 = new_az - 180
        alt1 = 180 - new_alt
    else:
        az1 = new_az
        alt1 = new_alt
    # Move arm
    self.lm.on_to_position(SpeedDPS(ARM_SPEED), az1 * GEAR_LM, block = False, brake = True)
    self.mm.on_to_position(SpeedDPS(ARM_SPEED), alt1 * GEAR_MM, block = True, brake = True)
    self.leds.set_color("LEFT", "GREEN")
    self.leds.set_color("RIGHT", "GREEN")

最后一段代碼在啟動(dòng)時(shí)運(yùn)行并調(diào)用主入口點(diǎn)。

27. 要在 EV3 程序塊上運(yùn)行代碼，請(qǐng)?jiān)?VS 代碼中的 ev3dev 設(shè)備瀏覽器中導(dǎo)航到skyfinder.py文件，右鍵單擊該文件并選擇運(yùn)行。

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EV3 程序塊上的綠燈將開(kāi)始閃爍。

28. 如果小工具尚未連接到 Echo 設(shè)備，它將進(jìn)入藍(lán)牙配對(duì)模式，您將在 EV3 磚屏和 VS Code 中看到類似的消息。

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