機器人NAO H25

詳細(xì)說明

產(chǎn)品說明：

NAO是一個58厘米高的仿人機器人，身體小巧圓潤，人見人愛！NAO立志成為人類理想的家居伙伴。它可以行走，會認(rèn)人，能聽見人說話，甚至還可以與人交談！自2006年誕生以來，NAO一直在不斷進(jìn)步，變得越發(fā)討人喜歡，會幫人消遣散心，還越來越了解、熱愛人類，有朝一日將會成為人類真正的朋友。
NAO的主要目的在于創(chuàng)造出一個會在人們?nèi)粘Ｉ钪邪殡S其左右的伙伴。NAO這個人造小精靈會讓人們的生活變得更加美好。它具備極為出色的互動能力，在惹人喜愛的同時，還會制造出層層驚喜與感動。

對NAO講話，它會回應(yīng)您！
無論您要NAO做什么，它都會遵命照辦！例如，您可以讓NAO教孩子念乘法口訣、早上叫您起床、在您外出時看家護(hù)院、告訴您消息等。這些例子看似不足為奇，但其間的特別之處在于您不再需要鍵盤、電腦或鼠標(biāo)，而只需把指令說出來，NAO就會做出回應(yīng)。

家庭新成員

試想一下，NAO會察言觀色、噓寒問暖，可以認(rèn)出您的家庭成員并叫出他們的名字，熟知您喜歡的音樂曲目、菜式或電影……這就是Aldebaran 公司目前定下的開發(fā)目標(biāo)，即把NAO塑造成生動有趣并可互動的親密伙伴。其仿人造型惹人喜愛，動作靈活，富有生命力，能與人交流互動，成為一名真正的家庭新成員。

機器人NAO是各種軟、硬件巧妙結(jié)合的*產(chǎn)物，由大量傳感器、電機和軟件構(gòu)成。所有軟件由專門設(shè)計的操作系統(tǒng)NAOqi來控制。
NAO的魔力源于編程和各種動態(tài)模擬。
通過圖形工具Chorégraphe和其它高級編程軟件，用戶可獲得由機器人傳感器獲取的數(shù)據(jù)，使用保存在動作庫里的各種動作程序，為機器人創(chuàng)作復(fù)雜的行為程序，操作機器人，賦予其無限的生命力。
讓想象力自由馳騁
Aldebaran公司向市場供應(yīng)性能優(yōu)異、價格合理的開放型機器人，面向所有人提供開發(fā)平臺，讓用戶借助NAO的眾多功能，讓想象力盡情施展，設(shè)計出全新的應(yīng)用程序。
NAO的進(jìn)步依賴于編程，為它設(shè)計的行為、內(nèi)容或應(yīng)用程序越多，它就會給人帶來越多的驚喜。
我們創(chuàng)建了一個網(wǎng)上應(yīng)用程序店，機器人可自行從這里下載新的行為程序。

實體平臺

NAO是一個身高58厘米的可編程仿人機器人，內(nèi)含以下構(gòu)件：
擁有25個自由度的身體，主要元件為電機和電動致動器；
傳感器系統(tǒng)，包括：2個攝像頭、4個麥克風(fēng)、聲納測距儀、2套紅外線接收器和發(fā)送器、1個慣性器件板、9個觸摸傳感器和8個壓力傳感器；
多種交流設(shè)備，包括語音合成器、LED燈及2個高保真揚聲器；
英特爾ATOM 1.6 GHz處理器（位于頭部），運行LINUX內(nèi)核，并支持Aldebaran公司開發(fā)的中間件（NAOqi）；
第二個CPU（位于軀干）；
27.6瓦時電池，根據(jù)使用情況，可為NAO提供超過1.5個小時的自主動力。

運動

行走
NAO行走使用的是一個簡單的動態(tài)模型（直線倒立擺）和二次規(guī)劃，通過關(guān)節(jié)傳感器反饋的信息來保持穩(wěn)定，保證行走的魯棒性，免受小干擾，并可吸收軀干在正向和側(cè)向平面上的擺動。NAO可在多種地面上行走，如地毯、瓷磚地、木地板等，并可在行走過程中順利地從一種地面走到另一種地面上。
全身運動
NAO的運動模塊基于廣義逆運動學(xué)，可處理笛卡爾坐標(biāo)系、關(guān)節(jié)控制、平衡、冗余性和任務(wù)優(yōu)先性。換言之，如果您要求NAO伸出手臂，由于需要同時考慮到其手臂和腿部的關(guān)節(jié)，NAO在執(zhí)行這個動作時會向前俯身。此外，NAO為保持平衡會停止移動。
摔倒管理器
摔倒管理器可在NAO摔倒時起到一定的保護(hù)作用。其主要功能是探測NAO的質(zhì)量中心是否超出了支撐多邊形。后者由機器人的足底與地面的接觸點來決定。一旦探測到機器人摔倒?fàn)顩r，所有運動任務(wù)都會被終止，NAO的雙臂會根據(jù)摔倒方向采取保護(hù)姿勢，機器人的質(zhì)心會降低，剛度會降至零。

視覺

NAO擁有兩個攝像頭，可追蹤、記憶并識別不同的圖像和人臉。
NAO配備了2個920p攝像頭，每秒多可攝取30個圖像。
一個攝像頭位于NAO前額，負(fù)責(zé)水平掃視。另一個位于嘴部，掃描周圍環(huán)境。
可通過軟件獲得NAO看到的圖片和視頻流。不過，如果機器人不會詮釋看到的事物，那么就算它看得再清楚，也一無用處。
這就是為什么NAO身上包含了一系列算法，可幫助機器人探測并識別出看到的人臉或形狀。這樣，NAO就可以認(rèn)出和它說話的人，也可以找到皮球或更加復(fù)雜的物品。
這些算法以盡量減少CPU使用資源為宗旨特別開發(fā)而成。
此外，您可以通過NAO的軟件開發(fā)工具包（SDK）自行開發(fā)模塊，并與OpenCV接口（OpenCV是初由英特爾公司開發(fā)的開源計算機視覺模塊庫）。
您可直接在NAO上運行模塊，或是將其傳送到與NAO相連的電腦上執(zhí)行，從而可以很容易地使用OpenCV的顯示功能，通過反饋的圖像來開發(fā)和測試算法。

語音

NAO使用4個麥克風(fēng)來探測聲音，并可通過語音識別和聲音合成功能，運用8種語言與人交流。
聲源定位
研制仿人機器人的主要目的之一是讓機器人與人交流互動。聲源定位功能可幫助機器人辨別出聲源方向。為了獲得魯棒且有用的輸出數(shù)據(jù)，并同時考慮到內(nèi)存和CPU的限制，NAO的聲源定位基于一個名為“到達(dá)時間差”的方法。
當(dāng)近處一個聲源發(fā)出聲音時，NAO的4個麥克風(fēng)接收到聲波的時間會略有不同。
例如，如果一個人站在NAO左邊和它說話，其聲波會首先到達(dá)左側(cè)麥克風(fēng)，在幾微秒后到達(dá)位于前方和后方的麥克風(fēng)，后到達(dá)右側(cè)麥克風(fēng)。
這種時間差名為“雙耳時間差”，可對其進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，以確定聲源的位置。
由此，NAO在每次聽到聲音時，都可通過4個麥克風(fēng)上的“雙耳時間差”數(shù)據(jù)，經(jīng)過運算，確定聲源的方向（方位角和仰角）。
這個功能由名為“ALAudioSourceLocalization”的NAOqi模塊來完成，提供C++和Python接口，可使用Python腳本或NAOqi模塊進(jìn)行精確的互動。
此外，Chorégraphe軟件中包含兩個指令盒，幫助用戶在行為程序中很容易地使用該功能。
可行的應(yīng)用實例：
探測、追蹤并識別人；
探測、追蹤并識別發(fā)聲物體；
在某個特定方向進(jìn)行語音識別；
在某個特定方向識別說話的人；
遠(yuǎn)程跟蹤/安全應(yīng)用程序；
娛樂用應(yīng)用程序。
處理音頻信號
在機器人上，嵌入式處理器的運算能力往往很有限，因此有必要在電腦或服務(wù)器上進(jìn)行某些遠(yuǎn)程運算。
這一點在處理音頻信號時尤其明顯，在一個遠(yuǎn)程處理器上進(jìn)行語音識別往往會更加有效、快速和準(zhǔn)確。大多數(shù)智能手機都可完成此類遠(yuǎn)程語音識別。
不過，一些機器人用戶會更喜歡將自行開發(fā)的信號處理算法直接安裝在機器人上。
NAOqi的環(huán)境使用簡單對象訪問協(xié)議（Simple Object Access Protocol，簡稱SOAP），通過網(wǎng)絡(luò)收發(fā)音頻信號。
借助高級Linux聲音構(gòu)架庫（ALSA） 產(chǎn)生聲音并儲存在NAO上。
ALAudioDevice模塊管理音頻輸入和輸出。
NAO的語音功能可幫助用戶在電信和人機互動領(lǐng)域開展廣泛的研究和實驗工作。
例如，用戶可把NAO用作交流工具，像對人一樣和NAO對話。

觸摸傳感器&聲納測距儀

觸摸傳感器
除了攝像頭和麥克風(fēng)以外，NAO還配備了電容式傳感器，分別位于頭頂（分為三部分）和雙手。
您可以通過觸摸機器人向其發(fā)送信息，例如輕按頭部一次，讓NAO停止動作。這些傳感器也可用于觸發(fā)一些相關(guān)動作。
該系統(tǒng)配有LED燈，可顯示接觸類型。用戶還可設(shè)定復(fù)雜的序列。
聲納測距儀
NAO配備了2個聲納信道：2個發(fā)送器和2個接收器。
由此，NAO可估測與周圍障礙物之間的距離。探測范圍為0至70厘米。
如與障礙物相距不到15厘米，NAO不會收到具體的距離數(shù)據(jù)，而只會知道附近有一個物體。
信號處理無疑是一個很好的實例。通過音頻模塊，您可實時獲取麥克風(fēng)提供的原始數(shù)據(jù)，并使用您自己的編碼進(jìn)行處理。

連接性

以太網(wǎng)及無線上網(wǎng)
目前，NAO支持Wi-Fi 無線上網(wǎng)（b/g/n）和以太網(wǎng)。這是目前的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。此外，NAO還可通過安裝在雙眼內(nèi)的紅外線收發(fā)器連接到周圍的物體上。NAO與Wi-Fi IEE 802.11g標(biāo)準(zhǔn)兼容，可在WPA和WEP網(wǎng)絡(luò)使用，從而可以連接到大多數(shù)家用和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。NAO的操作系統(tǒng)支持以太網(wǎng)和Wi-Fi 連接。在設(shè)置Wi-Fi時，只需輸入密碼即可。
NAO的聯(lián)網(wǎng)功能為開發(fā)其應(yīng)用提供了大量空間。用戶可使用網(wǎng)絡(luò)上的任意一臺電腦來控制NAO或為其編程。
以下為NAO用戶創(chuàng)建的幾個應(yīng)用實例：
通過其IP地址，NAO可以知道自己身處何地，并向用戶提供個性化的天氣預(yù)報；
向NAO提出一個關(guān)于某主題的問題，它會自動鏈接到維基百科，找到并讀出相應(yīng)的解釋 ；
將NAO連至一個音頻流，它會為您播放某個在線電臺的廣播節(jié)目；
使用XMPP技術(shù)（類似 Chat討論技術(shù)），遠(yuǎn)程控制NAO并獲取其攝像頭的視頻流。
紅外線
NAO可憑借紅外線技術(shù)與其他NAO及其他使用紅外線的設(shè)備進(jìn)行交流。您可設(shè)置NAO，通過紅外線交流來控制其他設(shè)備（如“NAO，請把電視打開！”）。NAO還可接收由遙控器等紅外線發(fā)射器發(fā)送的指令。當(dāng)然，兩個機器人NAO之間可直接交流。
紅外線技術(shù)是目前見的設(shè)備控制方法，這使NAO很容易適應(yīng)家庭自動化應(yīng)用。NAO還可確定紅外線信號是來自左側(cè)還是右側(cè)。

開源

開源
五年多以來，Aldebaran Robotics公司一直致力于為機器人平臺開發(fā)嵌入式系統(tǒng)，并希望與廣大仿人機器人研究人員、程序開發(fā)員及新興項目策劃和執(zhí)行人員分享其多平臺建設(shè)工具、中央交流庫和其他基本模塊。
用戶可憑借Aldebaran Robotics公司的豐富經(jīng)驗，專注于開發(fā)精彩的創(chuàng)新程序。
此外，用戶還可獲得*的創(chuàng)新技術(shù)支持，而創(chuàng)新正是迅速成長的NAO社團的一大特色。
機器人技術(shù)及其相關(guān)應(yīng)用尚處于起步階段。
因此，用戶社團成員之間應(yīng)積極合作，長期互通有無，著眼于未來，共同探索新的應(yīng)用程序。