機(jī)器人NAO H25

詳細(xì)說(shuō)明

產(chǎn)品說(shuō)明：

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

對(duì)NAO講話，它會(huì)回應(yīng)您！
無(wú)論您要NAO做什么，它都會(huì)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(shí)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(shuō)出來(lái)，NAO就會(huì)做出回應(yīng)。

家庭新成員

試想一下，NAO會(huì)察言觀色、噓寒問(wèn)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(lè)曲目、菜式或電影……這就是Aldebaran 公司目前定下的開(kāi)發(fā)目標(biāo)，即把NAO塑造成生動(dòng)有趣并可互動(dòng)的親密伙伴。其仿人造型惹人喜愛(ài)，動(dòng)作靈活，富有生命力，能與人交流互動(dòng)，成為一名真正的家庭新成員。

機(jī)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(jī)和軟件構(gòu)成。所有軟件由專門設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)NAOqi來(lái)控制。
NAO的魔力源于編程和各種動(dòng)態(tài)模擬。
通過(guò)圖形工具Chorégraphe和其它高級(jí)編程軟件，用戶可獲得由機(jī)器人傳感器獲取的數(shù)據(jù)，使用保存在動(dòng)作庫(kù)里的各種動(dòng)作程序，為機(jī)器人創(chuàng)作復(fù)雜的行為程序，操作機(jī)器人，賦予其無(wú)限的生命力。
讓想象力自由馳騁
Aldebaran公司向市場(chǎng)供應(yīng)性能優(yōu)異、價(jià)格合理的開(kāi)放型機(jī)器人，面向所有人提供開(kāi)發(fā)平臺(tái)，讓用戶借助NAO的眾多功能，讓想象力盡情施展，設(shè)計(jì)出全新的應(yīng)用程序。
NAO的進(jìn)步依賴于編程，為它設(shè)計(jì)的行為、內(nèi)容或應(yīng)用程序越多，它就會(huì)給人帶來(lái)越多的驚喜。
我們創(chuàng)建了一個(gè)網(wǎng)上應(yīng)用程序店，機(jī)器人可自行從這里下載新的行為程序。

實(shí)體平臺(tái)

NAO是一個(gè)身高58厘米的可編程仿人機(jī)器人，內(nèi)含以下構(gòu)件：
擁有25個(gè)自由度的身體，主要元件為電機(jī)和電動(dòng)致動(dòng)器；
傳感器系統(tǒng)，包括：2個(gè)攝像頭、4個(gè)麥克風(fēng)、聲納測(cè)距儀、2套紅外線接收器和發(fā)送器、1個(gè)慣性器件板、9個(gè)觸摸傳感器和8個(gè)壓力傳感器；
多種交流設(shè)備，包括語(yǔ)音合成器、LED燈及2個(gè)高保真揚(yáng)聲器；
英特爾ATOM 1.6 GHz處理器（位于頭部），運(yùn)行LINUX內(nèi)核，并支持Aldebaran公司開(kāi)發(fā)的中間件（NAOqi）；
第二個(gè)CPU（位于軀干）；
27.6瓦時(shí)電池，根據(jù)使用情況，可為NAO提供超過(guò)1.5個(gè)小時(shí)的自主動(dòng)力。

運(yùn)動(dòng)

行走
NAO行走使用的是一個(gè)簡(jiǎn)單的動(dòng)態(tài)模型（直線倒立擺）和二次規(guī)劃，通過(guò)關(guān)節(jié)傳感器反饋的信息來(lái)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(dòng)。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(guò)程中順利地從一種地面走到另一種地面上。
全身運(yùn)動(dòng)
NAO的運(yùn)動(dòng)模塊基于廣義逆運(yùn)動(dòng)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(shí)考慮到其手臂和腿部的關(guān)節(jié)，NAO在執(zhí)行這個(gè)動(dòng)作時(shí)會(huì)向前俯身。此外，NAO為保持平衡會(huì)停止移動(dòng)。
摔倒管理器
摔倒管理器可在NAO摔倒時(shí)起到一定的保護(hù)作用。其主要功能是探測(cè)NAO的質(zhì)量中心是否超出了支撐多邊形。后者由機(jī)器人的足底與地面的接觸點(diǎn)來(lái)決定。一旦探測(cè)到機(jī)器人摔倒?fàn)顩r，所有運(yùn)動(dòng)任務(wù)都會(huì)被終止，NAO的雙臂會(huì)根據(jù)摔倒方向采取保護(hù)姿勢(shì)，機(jī)器人的質(zhì)心會(huì)降低，剛度會(huì)降至零。

視覺(jué)

NAO擁有兩個(gè)攝像頭，可追蹤、記憶并識(shí)別不同的圖像和人臉。
NAO配備了2個(gè)920p攝像頭，每秒多可攝取30個(gè)圖像。
一個(gè)攝像頭位于NAO前額，負(fù)責(zé)水平掃視。另一個(gè)位于嘴部，掃描周圍環(huán)境。
可通過(guò)軟件獲得NAO看到的圖片和視頻流。不過(guò)，如果機(jī)器人不會(huì)詮釋看到的事物，那么就算它看得再清楚，也一無(wú)用處。
這就是為什么NAO身上包含了一系列算法，可幫助機(jī)器人探測(cè)并識(shí)別出看到的人臉或形狀。這樣，NAO就可以認(rèn)出和它說(shuō)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(kāi)發(fā)而成。
此外，您可以通過(guò)NAO的軟件開(kāi)發(fā)工具包（SDK）自行開(kāi)發(fā)模塊，并與OpenCV接口（OpenCV是初由英特爾公司開(kāi)發(fā)的開(kāi)源計(jì)算機(jī)視覺(jué)模塊庫(kù)）。
您可直接在NAO上運(yùn)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(guò)反饋的圖像來(lái)開(kāi)發(fā)和測(cè)試算法。

語(yǔ)音

NAO使用4個(gè)麥克風(fēng)來(lái)探測(cè)聲音，并可通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別和聲音合成功能，運(yùn)用8種語(yǔ)言與人交流。
聲源定位
研制仿人機(jī)器人的主要目的之一是讓機(jī)器人與人交流互動(dòng)。聲源定位功能可幫助機(jī)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(shí)考慮到內(nèi)存和CPU的限制，NAO的聲源定位基于一個(gè)名為“到達(dá)時(shí)間差”的方法。
當(dāng)近處一個(gè)聲源發(fā)出聲音時(shí)，NAO的4個(gè)麥克風(fēng)接收到聲波的時(shí)間會(huì)略有不同。
例如，如果一個(gè)人站在NAO左邊和它說(shuō)話，其聲波會(huì)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(shí)間差名為“雙耳時(shí)間差”，可對(duì)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(tīng)到聲音時(shí)，都可通過(guò)4個(gè)麥克風(fēng)上的“雙耳時(shí)間差”數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算，確定聲源的方向（方位角和仰角）。
這個(gè)功能由名為“ALAudioSourceLocalization”的NAOqi模塊來(lái)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(dòng)。
此外，Chorégraphe軟件中包含兩個(gè)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(shí)例：
探測(cè)、追蹤并識(shí)別人；
探測(cè)、追蹤并識(shí)別發(fā)聲物體；
在某個(gè)特定方向進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別；
在某個(gè)特定方向識(shí)別說(shuō)話的人；
遠(yuǎn)程跟蹤/安全應(yīng)用程序；
娛樂(lè)用應(yīng)用程序。
處理音頻信號(hào)
在機(jī)器人上，嵌入式處理器的運(yùn)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(yùn)算。
這一點(diǎn)在處理音頻信號(hào)時(shí)尤其明顯，在一個(gè)遠(yuǎn)程處理器上進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別往往會(huì)更加有效、快速和準(zhǔn)確。大多數(shù)智能手機(jī)都可完成此類遠(yuǎn)程語(yǔ)音識(shí)別。
不過(guò)，一些機(jī)器人用戶會(huì)更喜歡將自行開(kāi)發(fā)的信號(hào)處理算法直接安裝在機(jī)器人上。
NAOqi的環(huán)境使用簡(jiǎn)單對(duì)象訪問(wèn)協(xié)議（Simple Object Access Protocol，簡(jiǎn)稱SOAP），通過(guò)網(wǎng)絡(luò)收發(fā)音頻信號(hào)。
借助高級(jí)Linux聲音構(gòu)架庫(kù)（ALSA） 產(chǎn)生聲音并儲(chǔ)存在NAO上。
ALAudioDevice模塊管理音頻輸入和輸出。
NAO的語(yǔ)音功能可幫助用戶在電信和人機(jī)互動(dòng)領(lǐng)域開(kāi)展廣泛的研究和實(shí)驗(yàn)工作。
例如，用戶可把NAO用作交流工具，像對(duì)人一樣和NAO對(duì)話。

觸摸傳感器&聲納測(cè)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(guò)觸摸機(jī)器人向其發(fā)送信息，例如輕按頭部一次，讓NAO停止動(dòng)作。這些傳感器也可用于觸發(fā)一些相關(guān)動(dòng)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(cè)距儀
NAO配備了2個(gè)聲納信道：2個(gè)發(fā)送器和2個(gè)接收器。
由此，NAO可估測(cè)與周圍障礙物之間的距離。探測(cè)范圍為0至70厘米。
如與障礙物相距不到15厘米，NAO不會(huì)收到具體的距離數(shù)據(jù)，而只會(huì)知道附近有一個(gè)物體。
信號(hào)處理無(wú)疑是一個(gè)很好的實(shí)例。通過(guò)音頻模塊，您可實(shí)時(shí)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(wú)線上網(wǎng)
目前，NAO支持Wi-Fi 無(wú)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(guò)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(shí)，只需輸入密碼即可。
NAO的聯(lián)網(wǎng)功能為開(kāi)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(tái)電腦來(lái)控制NAO或?yàn)槠渚幊獭?br />以下為NAO用戶創(chuàng)建的幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例：
通過(guò)其IP地址，NAO可以知道自己身處何地，并向用戶提供個(gè)性化的天氣預(yù)報(bào)；
向NAO提出一個(gè)關(guān)于某主題的問(wèn)題，它會(huì)自動(dòng)鏈接到維基百科，找到并讀出相應(yīng)的解釋 ；
將NAO連至一個(gè)音頻流，它會(huì)為您播放某個(gè)在線電臺(tái)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(guò)紅外線交流來(lái)控制其他設(shè)備（如“NAO，請(qǐng)把電視打開(kāi)！”）。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(gè)機(jī)器人NAO之間可直接交流。
紅外線技術(shù)是目前見(jiàn)的設(shè)備控制方法，這使NAO很容易適應(yīng)家庭自動(dòng)化應(yīng)用。NAO還可確定紅外線信號(hào)是來(lái)自左側(cè)還是右側(cè)。

開(kāi)源

開(kāi)源
五年多以來(lái)，Aldebaran Robotics公司一直致力于為機(jī)器人平臺(tái)開(kāi)發(fā)嵌入式系統(tǒng)，并希望與廣大仿人機(jī)器人研究人員、程序開(kāi)發(fā)員及新興項(xiàng)目策劃和執(zhí)行人員分享其多平臺(tái)建設(shè)工具、中央交流庫(kù)和其他基本模塊。
用戶可憑借Aldebaran Robotics公司的豐富經(jīng)驗(yàn)，專注于開(kāi)發(fā)精彩的創(chuàng)新程序。
此外，用戶還可獲得強(qiáng)大的創(chuàng)新技術(shù)支持，而創(chuàng)新正是迅速成長(zhǎng)的NAO社團(tuán)的一大特色。
機(jī)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(tuán)成員之間應(yīng)積極合作，長(zhǎng)期互通有無(wú)，著眼于未來(lái)，共同探索新的應(yīng)用程序。