【開源專案】AI 時代的機電整合新思維：VIOS Win10 聲控學習機與 GBOX 模組開發紀實 - 機電工程X嵌入式系統

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【開源專案】AI 時代的機電整合新思維：VIOS Win10 聲控學習機與 GBOX 模組開發紀實

2026/06/04 20:32

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過去在教學中，常聽到初學者因為「需要記憶大量程式指令」而對程式設計望而卻步，甚至認為走傳統 IC 生產或製程較為單純。然而在如今 115 年的職場環境中，不具備程式思維將會錯失許多機會。

本團隊（偉克多工作室與傑森工程）擁有 30 年的 Python 與 C 語言教學及單晶片研發經驗。我們思考的是：如何讓初學者不需記憶太多指令，就能透過在地端執行、有趣的問答與聲控方式，快速打造出實用工具？

歷經一年的進階探索，結合 Deep Seek AI 的程式碼生成與 DEBUG 助攻，我們完成了聲控學習機 VIOS --- WIN10 聲控電腦系統。

VIOS 系統由基礎的 Python pygame 圖形介面出發，逐步加入了語音輸入與輸出功能，累積出 20 組實用的應用情境。在開發過程中，透過 Deep Seek 的協助，成功克服了過去語音辨識容易卡在錄音迴圈或當機的 BUG，並精煉出許多精簡有趣的 Python 特殊寫法。

極高系統韌性（無須 WIN10 桌面功能）：在測試中發現，即使 Win10 系統當機、桌面與檔案總管全黑，VIOS 系統仍能保持運作，包括滑鼠、按鍵、Python 核心、Arduino 連線測試皆能正常進行。
一鍵控（One-Key Control）與自動編譯：
- 按下 S鍵：一鍵自動啟動一天工作所需的 Word、音樂、收音機，省去 10 多個繁瑣步驟。
- 按下 X鍵：自動呼叫 pyinstaller 批次檔，快速將 Python 專案打包成 .exe 執行檔供客戶測試。
- 按下 D鍵：直覺喚出「裝置管理員」，方便確認 USB 通訊埠連線。
語音引導修改（700行核心程式碼）：當使用者想修改功能時，系統會語音提示如「修改行號 720 行附近」，初學者只需透過簡單的 if keys[pygame.K_w] 範例即可自行擴充功能。

為了讓 VIOS 系統能實質控制居家家電與硬體，我們開發了 XIO USB 硬體擴充介面，並搭配專屬的 GBOX 外殼。

GBOX 外殼特點：尺寸 15 X 10 X 5 cm，採用 PVC 塑膠射出（耐用防刮，不似部分 3D 列印材質易隨時間解體），具備優良的透光性與紅外線（IR）信號穿透性。

支援的硬體控制板包括：

SIR 控制板：基於 8051 單晶片，內建 2 組繼電器與 RC37 遙控接收/發射，可實現分散式電源控制。
DS51 控制板：精簡記憶體模式設計，內建 7 節顯示器、壓電喇叭，附帶 10 支基礎 C 語言實驗範例。
LM 控制板（智慧冷氣開源方案）：大型記憶體設計，斷電保持。成功實現以 Arduino C 程式遙控開啟 Panasonic 等智慧冷氣，解決了去年 AI 亦無法精準回應的紅外線編碼難題。
Arduino UNO DIY 方案：使用者可利用自有的 UNO (DIP包裝) 板充當 8051 程式下載器，並能裝入 GBOX 中進行 20 彩燈的 1D GAME 打怪聲控實驗，反應時間達到 1 秒內的即時標準。