流浪动物补给站

主讲人：尤晶晶

尤晶晶 毕业于华中师范大学，蘑菇云资深讲师，主要讲授的课程有“Mind+ Huskylens趣味AI入门”系列课程、“Mind+趣味Python入门”系列课程。从事创客课程教学与培训，负责省市级创客教育、STEAM教育师资培训、赛事培训、创客比赛支持等工作;开展开源硬件线上教学课程、麦昆机器人教学、Python体验教学等学生工作坊活动，深受学生好评。

教学背景

本节课是“Mind+ Huskylens趣味AI入门”系列课程第5课，前期学生已经了解Huskylens基本使用方法，掌握Huskylens的颜色识别和人脸识别功能，具备图形化编程基础。所以本节课重点讲解Huskylens的物体识别功能，引导学生创意设计流浪动物补给站，通过实现Huskylens和Mind+实时模式舞台角色的即时交互，让学生习得发现并解决问题的方法。

教学目标

知识与技能 学会使用Huskylens物体识别功能;掌握在Mind+编程软件中，加载角色图片并调整背景图片大小、位置的方法;能够通过编程控制舞台角色运动及角色间的互动;掌握克隆、变量、条件判断等编程知识。

过程与方法 体验使用视觉传感器进行物体识别;感受自主学习、与他人合作探究的过程。

情感态度与价值观 激发学生应用所学习的软硬件知识解决生活问题的成就感和兴趣;引导学生关注生活细节，增强学生对生活问题的责任感，培养创造力。

教学重点与难点

教学重点 学会使用Huskylens物体识别功能;编程控制角色运动及角色间的互动。

教学难点 理解变量、克隆，并结合Huskylens物体识别，实现拓展应用。

教学准备

Huskylens，USB数据线，Mind+编程软件。

教学过程

一、导入新课

教师播放视频片段，展示流浪动物生存环境及引发的问题，并介绍现有的流浪动物救助方案。

师：宠物给我们带来了很多快乐和慰藉，但是也有许多宠物遭遇弃养或不幸走丢，最终流落街头，居无定所、忍饥挨饿。很多爱心人士建立了救助站，但是居高不下的流浪动物数量让救助组织举步维艰。我们能做什么来帮助更多的流浪小动物呢？

教师用PPT展示图像识别技术，引导学生思考：我们可以设计一款动物识别装置，自动投喂，帮助流浪小动物。

师：对，我们可以使用Huskylens在街边设置流浪动物补给站，给小动物们提供食物等生活补给，还可以监测区域内流浪动物的数量，收集数据，以便为小动物们提供更好的帮助。

二、讲授新课

1.学习Huskylens物体识别功能

（1）功能设置

切换Huskylens的算法模式：向左或向右拨动功能按键，直至屏幕顶部显示“物体识别”。长按功能按键，进入“物体识别”功能的二级菜单。选中“学习多个”，然后短按功能按键，接着向右拨动，打开“学习多个”的开关（即进度条颜色变蓝），确认该参数并返回。

（2）侦测物体

把Huskylens对准目标物体，在屏幕上，会有白色框自动框选出识别到的所有物体，并显示对应的物体名称。目前只能识别并框选汽车、猫、椅子、牛、狗等20种物体，其余物体无法识别和框选。

（3）学习物体

将Huskylens对准目标物体，当屏幕上显示的物体被检测到并显示其名字时，将屏幕中央的“+”字对准该物体的白色框中央，短按学习按键进行标记。此时，框体颜色由白色变为蓝色，并显示其名字和ID号，同时有消息提示：“再按一次继续，按其他按键结束。”如果要继续标记下一个物体，则在倒计时结束前按下学习按键，可以继续标记下一个物体。如果不再需要标记其他物体了，在倒计时结束前按下功能按键即可，或者不操作任何按键，等待倒计时结束。

Huskylens显示的物体ID与标记物体的先后顺序是一致的，也就是说物体ID会按顺序依次被标注为“ID1”“ID2”“ID3”，以此类推，并且不同的物体ID对应的边框颜色也不同。本课程请按狗、貓的顺序学习两个物体。

（4）识别物体

当Huskylens再次遇到标记过的物体时，在屏幕上会有彩色的边框框选出这些物体，并显示物体名称与ID。边框的大小随着物体的大小而变化，自动追踪这些物体。同类物体有相同颜色的边框、名字和ID，支持同时识别多类物体。

但是请注意，此功能不能区分同类物体间的不同，比如能识别出是猫，但不能识别出是什么猫;能识别出是人，但与人脸识别不同，物体识别功能不能区分不同的人脸。

2.布置Mind+舞台场景

（1）添加背景

鼠标移到“背景库”，在“背景库”里选择背景“Wall 1”。

（2）添加角色

删除默认的角色，在“角色库”里选择“小狗2”“球”“碗”。上传好所有角色后，选中小狗角色，点击“造型”模块，删除第三个造型。

将角色缩放到合适的大小，参照图1摆放在场景内，流浪动物救助站就搭建完成啦。

三、程序编写

1.物体识别

编写程序实现如下效果：点击绿旗，开始判断Huskylens中是否有物体出现，如果识别到学习过的狗时，摄像头画面会显示ID1，再判断一共有几只狗出现在画面中。可从判断结果中获取当前算法下相同ID目标的数量，例如视野中有2只狗，可创建变量dog记录当前镜头中狗的数量。

2.克隆角色并控制角色移动

编写程序实现如下效果：每10秒进行一次识别，如果Huskylens检测到有狗出现，克隆舞台中的小狗角色，使舞台画面中出现跟识别结果相同数量的小狗角色。小狗角色在舞台下方的地面上走来走去，经过一段时间后消失进入下一个识别周期，如图2。

（重复执行的次数用来控制角色在舞台上的持续时间，我们希望小狗在舞台上走路的动画时长与Huskylens的识别时间相同，当克隆体消失时马上进入下一个识别周期并生成新的小狗角色，这样就不会出现画面中的小狗角色多于或少于识别到的狗的数量的情况。）

3.智能投食

编写程序实现如下效果：当克隆体启动，也就是舞台中出现新的小狗角色时，显示用小球模拟的狗粮向下滑落到碗中，实现智能投食。

首先在小狗角色的程序内，设置“当作为克隆体启动时”广播消息“dog”。然后在小球程序内，当接收到消息“dog”，控制角色的显示、运动与隐藏，如图3。

4.巩固练习

实现了流浪狗的识别和投喂之后，可用相同的方式，在舞台导入流浪猫的角色，再增加一套猫粮碗，然后编写程序，实现当Huskylens识别到猫时，让对应数量的小猫出现在舞台上半部分（猫是会爬墙的）并投放猫粮，如图4。

四、课后小结

教师总结本节课重难点，并了解学生对本节课知识点的掌握程度。

教学反思

本课程源于实际生活场景，引导学生学会使用人工智能技术解决实际生活问题，既充分展示了Huskylens与舞台的交互性，又拓展了学生对人工智能技术的认知。学生不仅掌握了变量存储数据、克隆和广播消息等功能的应用，还锻炼了逻辑思维和创新素养。

（本课件由DF创客社区推荐）