AstroYingClaw

AstroYingClaw 🌟——基于OpenClaw和智慧天文指星讲解仪的天文教学自动化插件

产品背景

2023年，大模型掀起了一阵人工智能的热潮。

来自东北林业大学天文爱好者协会的几名计算机开发者也不例外。这群开发者在前几年就借助微信小程序的热潮，为解决市面上天文学习小程序的空白，开发了小程序《星云vallige+》，用于天文知识学习，观测适宜度查询，实时数据查询等，总使用人数近万，为广大的天文爱好者提供了诸多便利，也为天文知识的科普普及做出了贡献。该微信小程序也获得 2019中国高校计算机大赛微信小程序应用开发赛二等奖和全国大学生天文创新作品竞赛一等奖。

而随着大模型热潮的到来，他们也知道，或许一种全新的交互模式即将到来。团队成员在2023年研发了一款智慧天文指星讲解仪，该设备打破了以往被动天文工具的概念，而是变成可语音主动交互的指星讲解仪器。用户向设备语音提问天文相关问题，设备会识别用户的意图，为用户讲解天文知识，并自动指向对应的星体。该设备定位人群是天文教学组织、天文协会或者用于班级、研学团体、兴趣班的天文学习实践，亦可用于旅游观光区的观星体验。 该设备已经搭建了原型机，并且原型机具备了上述所有的交互功能。

该设备的出现在一定程度上，推动了天文的AI智能化发展，不过，openclaw的出现将这个设备的应用推向了新高度。或许我们也不再满足于一次次的语音交互设备，一些更大的设想也出现在我们的脑海：

• 能否通过openclaw实现一句话生成一节课的教学内容？
• 能否让openclaw自主编排课件，并根据不同人群编写不同难度的课程？
• 能否让生成的教学内容自动执行，即一句话可以实现由openclaw控制讲解仪，使得讲解仪和服务端自主讲解，指星，给人沉浸的学习体验？

或许我们以前还在设想，一句话让讲解仪边指星边讲解，而openclaw的出现，正在让这一切变成现实……

📖 简介

基于上述需求，开发者本人便开发了一个插件。该插件用于控制智慧天文指星讲解仪器，但与该仪器解耦，用于实现自动化课件的生成，和实时天文数据计算等功能。我们将其起名为AstroYingClaw。

AstroYingClaw 是一个功能强大的天文教学自动化插件，专为 OpenClaw 平台设计。通过控制天文指星仪、编排课件、执行自动化教学流水线，让天文教学更加生动有趣。

✨ 核心功能

天文教学插件功能说明

🛠️ 工具列表

工具名称	功能描述	触发方式/示例
astro_celestial_lookup天体查询	查询天体的实时坐标信息（方位角、高度角）。支持中文名称查询，使用 Python ephem 库精确计算天体在指定地点和时间的当前位置。	"织女星在哪里""查询天狼星的位置""北极星的坐标是什么""Vega 的方位角和高度角"
astro_audio_play音频播放	播放音频文件，支持 MP3、WAV 等格式，可控制音量和播放模式。支持 Windows TTS 语音朗读。	"播放 intro.mp3""音量调到 80""朗读这段文字"
astro_generate_teaching_content内容生成	⚠️ 生成天文教学内容的专用工具。当用户要求"生成"、"介绍"、"讲解"天文相关内容时使用。生成用于 TTS 播放的口语化讲解词，不是 Markdown 文件。	"生成织女星的介绍""讲解夏季大三角""制作天狼星的教学内容""北京地理位置介绍"
astro_parse_pipeline流水线解析	解析天文教学流水线配置文件，支持 YAML 和 JSON 格式，验证步骤和时长。	"解析 lesson-01 课程""验证课程配置""课程文件是什么"
astro_serial_control串口控制	通过串口控制天文指星仪设备，包括移动到指定天体、控制激光、归位等操作。	"移动到织女星""打开激光""指星仪归位""指向方位角 45 度"

✨ 核心特性

• 🎯 指星仪控制 - 通过串口自动控制指星仪，指向指定天体
• 🔊 语音朗读 - 使用 TTS 自动朗读课程内容
• 📋 天文教学课件生成 - 使用 YAML 配置教学流程
• 📺 课件展示 - 自动展示教学内容，支持预生成文本
• 🚀 自动化执行 - 按时间线自动执行所有教学步骤

也就是说，即使没有硬件，该插件仍然可以执行基本的天文数据查询任务，甚至自带了语音朗读功能，也可以在无硬件设备的情况下执行课件及其教学步骤。

换言之，该插件提供了诸多的天文相关功能，为用户的天文知识学习提供便利。

该插件可以进一步扩展，比如接入聊天软件或者群聊，把所有人拉到群聊中即可实时深度参与天文相关课程。

🎯 主要特性

1. 天体查询

# 查询天体信息
openclaw astro lookup 织女星

# 查询当前位置的天体
openclaw astro lookup --at 2024-03-16T20:00:00

2. 流水线管理

# 列出所有课程
openclaw astro list

# 启动课程
openclaw astro start lesson-01-summer-stars

# 查看状态
openclaw astro status

# 停止课程
openclaw astro stop

3. 串口测试

# 测试串口连接
openclaw astro serial --port COM3

🎯 CLI 命令汇总表

命令	功能	触发方式	示例
astro start	启动天文教学流水线	openclaw astro start <课程名>	openclaw astro start lesson-01-summer-stars
astro stop	停止当前运行的流水线	openclaw astro stop	openclaw astro stop
astro status	查看流水线运行状态	openclaw astro status	openclaw astro status
astro list	列出所有可用的流水线	openclaw astro list	openclaw astro list
astro validate	验证流水线配置文件	openclaw astro validate <课程名>	openclaw astro validate lesson-01
astro serial	测试串口连接	openclaw astro serial [--port COM3]	openclaw astro serial --port COM3

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🤖 AI 技能

技能名称	功能描述	触发方式
astro-teacher天文教师	自动化天文教学助手。可以生成完整的教学流水线，包括课程内容、串口控制指令、TTS 语音内容等。支持自然语言输入。	"生成一个20分钟的夏季星空课程""制作天狼星教学课件""创建北京天文观测入门课程"

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📁 项目结构

llmtianwen/
├── extensions/
│   └── astro-teach/          # 主插件目录
│       ├── commands/          # CLI 命令
│       ├── config.ts          # 配置管理
│       ├── index.ts           # 插件入口
│       ├── services/          # 后台服务
│       │   └── pipeline_executor.ts
│       ├── skills/            # AI 技能
│       ├── tools/             # 工具集
│       │   ├── astro_lookup.ts
│       │   ├── audio_play.ts
│       │   ├── pipeline_parser.ts
│       │   └── serial_control.ts
│       └── types.ts           # 类型定义
└── pipelines/                 # 课程流水线
    ├── beijing-geography-intro.yaml #示例课程1
    └── lesson-01-summer-stars.yaml  #示例课程2

🚀 快速开始

以下介绍安装和配置插件的全流程。

安装

1. 克隆仓库到 OpenClaw 插件目录：

git clone https://github.com/kfzjw008/AstroYingClaw.git ~/.openclaw/extensions/astro-teach

2. 重启 OpenClaw Gateway

配置

编辑 ~/.openclaw/openclaw.json：

{
  "plugins": {
    "entries": {
      "astro-teach": {
        "enabled": true,
        "config": {
          "serialPort": "COM3",
          "baudRate": 9600,
          "pipelineDir": "./pipelines"
        }
      }
    }
  }
}

运行

# 列出可用课程
openclaw astro list

# 启动夏季星空课程
openclaw astro start lesson-01-summer-stars

问题修复

如果安装后出现网关打不开或者其他情况，可以使用LLM或者自带的fix进行错误排查，也可以让openflow自行排错。

openclaw doctor-fix

📚 课程配置

课程使用 YAML 格式配置：

name: "夏季星空探索"
duration: 20
description: "20分钟夏季星空入门课程"

steps:
  - time: 0
    description: "课程介绍"
    content: "欢迎来到天文课程..."
    action:
      type: serial
      command: HOME

  - time: 30
    description: "织女星讲解"
    content: "现在让我们认识织女星..."
    action:
      type: serial
      command: MOVE
      params:
        objectName: "织女星"

课程可以自行编排，也可以基于LLM生成。利用工具生成的课程能够保证格式没有问题。

🔧 硬件要求

• 指星仪：支持串口控制的智慧天文指星讲解仪。
• 串口连接：USB 转 RS232
• 注意： 由于目前硬件只有一个原型机，且实际的原型机目前不在本开发者身边，因此开发者只能根据对齐的接口实现向该接口发串口信息的内容，并模拟发送成功后的相关事件。这也是本插件的一个小小的遗憾了。或许真正实现软硬件协同能够更加大本插件的实用性。

🛠️ 开发

技术栈

• 语言: TypeScript
• 运行时: Node.js 18+
• 平台: Windows, Linux, macOS

本地开发

# 安装依赖
npm install

# 编译
npm run build

# 测试
npm test

📄 许可证

MIT License - 详见 LICENSE

🤝 贡献

感谢@卷饼睡不醒 的硬件支撑相关工作，感谢 @Chockmah 对本产品的鼎力协助，感谢@MajorBill 对本产品的技术大力指导。感谢@东北林业大学天文爱好者协会 的友情支持。

👥 后续功能更新计划

• 星体数量: 开发工作时间紧，目前星体数量仅支持写死的大约四十颗亮星。而实际上，借助python的相关库和相关数据库查询，理论上星体可以支持上万颗的计算，这些内容要构造一个数据集，会在后期补充映射。
• 指星跟随功能:指星跟随。当前的版本仅仅是一次性计算，而在真实的情况下，为了保证激光指示的准确性，硬件同学在前期做了指令跟随的接口，保证在跟随地球自转而移动位置的各个星体始终被激光笔对准，而不发生偏移。不过该接口由于开发时间有限，暂未实现，仅仅实现了第一次计算和第一次指星的准确指示。这会造成随着时间的推移，虽然星体位置在变，但是激光笔位置恒定不变的情况。后续会通过插件中的可执行程序自动记录并定期发送跟随的相关值。
• 自动生成课件功能:当前可以直接生成可执行的yaml文件，但是对于ppt文件目前直接生成的效果仍然不好。也许这是未来插件的一个主要进化方向。
• 飞书直接对话控制功能:如果能够手机端直接操纵智能体和硬件设备，或许是一个不错的想法。后续研学团队中也可以直接拉群后在群内学习知识与大模型沟通！

上述功能会在后续逐步完善更新。

🛡️ 安全与责任使用声明

本项目（AstroYingClaw）作为软硬件结合的天文教学自动化插件，在系统架构与交互设计中，将安全性、透明度与社会价值放在首位，具体落实如下：

• 🔒 数据安全与隐私保护： 本项目专为天文科普设计，核心数据流为天体坐标（经纬度、方位角/高度角）与教学文本。系统不收集、不存储、不上传任何用户的个人隐私数据。在硬件控制层面，通过本地配置的串口通信（Serial Port）与指星仪交互，实现执行环境的权限隔离，确保云端大模型无法直接越权读取本地设备的其他非相关数据。

• 👁️ 透明可控的“白盒”执行机制（核心安全设计）： 鉴于指星仪涉及激光物理指向，采用 “AI生成课件 -> 结构化YAML -> 人类可审核 -> 自动化执行” 的透明工作流。

  • 行为边界： 智能体不会直接生成无约束的硬件动作，而是生成标准化的 YAML 流水线文件。用户在执行前可通过 astro validate 查阅所有即将执行的硬件指令。
  • 物理安全防护： 平台提供 astro stop 紧急停止指令，随时可中断流水线。同时，在硬件原型机设计预期中，设备端设有俯仰角安全限制（例如禁止指向地平线以下或人群高度），确保激光指向的绝对安全。

• ⚖️ 合规与绿色使用： 本插件生成的教学内容及语音朗读（TTS）严格限定在天文科学、地理知识及历史神话等科普范畴，依托 Python ephem 库进行天文计算，不生成或传播违法、违规及违背公序良俗的内容。

• 🌍 践行科技向善与社会责任： AstroYingClaw 的初衷是降低天文教育的门槛。通过一句话生成课件与自动指星，我们希望让缺乏专业天文教师的偏远地区学校、普通兴趣班也能享受到沉浸式的星空课堂，用 AI 赋能科普普及，创造真实可见的社会教育价值。

• ©️ 尊重知识产权与科学严谨性： 插件计算使用的星体数据源于公开合规的天文历表。对于 AI 自动生成的天文讲解词，我们致力于引导模型遵循客观科学事实。AstroYingClaw 项目本身基于 MIT 协议开源，尊重所有前置依赖库及硬件协作者（东北林业大学天文爱好者协会团队、硬件开发团队、云端大模型团队等）的知识产权与贡献。

📮 联系方式

• GitHub Issues: https://github.com/kfzjw008/AstroYingClaw/issues

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