機器人NAO H25

詳細說明

產品說明：

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)造出一個會在人們日常生活中伴隨其左右的伙伴。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，而只需把指令說出來，NAO就會做出回應。

家庭新成員

試想一下，NAO會察言觀色、噓寒問暖，可以認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，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、硬件巧妙結合的*產物，由大量傳感器、電機和軟件構成。所有軟件由專門設計的操作系統(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，使用保存在動作庫里的各種動作程序，為機器人創(chuàng)作復雜的行為程序，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，設計出全新的應用程序。
NAO的進步依賴于編程，為它設計的行為、內容或應用程序越多，它就會給人帶來越多的驚喜。
我們創(chuàng)建了一個網上應用程序店，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，內含以下構件：
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、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，可處理笛卡爾坐標系、關節(jié)控制、平衡、冗余性和任務優(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作用。其主要功能是探測NAO的質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狀況，所有運動任務都會被終止，NAO的雙臂會根據摔倒方向采取保護姿勢，機器人的質心會降低，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，負責水平掃視。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就可以認出和它說話的人，也可以找到皮球或更加復雜的物品。
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，并同時考慮到內存和CPU的限制，NAO的聲源定位基于一個名為“到達時間差”的方法。
當近處一個聲源發(fā)出聲音時，NAO的4個麥克風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，其聲波會首先到達左側麥克風，在幾微秒后到達位于前方和后方的麥克風，后到達右側麥克風。
這種時間差名為“雙耳時間差”，可對其進行數(shù)學處理，以確定聲源的位置。
由此，NAO在每次聽到聲音時，都可通過4個麥克風上的“雙耳時間差”數(shù)據，經過運算，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；
在某個特定方向進行語音識別；
在某個特定方向識別說話的人；
遠程跟蹤/安全應用程序；
娛樂用應用程序。
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器上進行某些遠程運算。
這一點在處理音頻信號時尤其明顯，在一個遠程處理器上進行語音識別往往會更加有效、快速和準確。大多數(shù)智能手機都可完成此類遠程語音識別。
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），通過網絡收發(fā)音頻信號。
借助高級Linux聲音構架庫（ALSA） 產生聲音并儲存在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)一些相關動作。
該系統(tǒng)配有LED燈，可顯示接觸類型。用戶還可設定復雜的序列。
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，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提供的原始數(shù)據，并使用您自己的編碼進行處理。

連接性

以太網及無線上網
目前，NAO支持Wi-Fi 無線上網（b/g/n）和以太網。這是目前的網絡通信協(xié)議。此外，NAO還可通過安裝在雙眼內的紅外線收發(fā)器連接到周圍的物體上。NAO與Wi-Fi IEE 802.11g標準兼容，可在WPA和WEP網絡使用，從而可以連接到大多數(shù)家用和企業(yè)網絡。NAO的操作系統(tǒng)支持以太網和Wi-Fi 連接。在設置Wi-Fi時，只需輸入密碼即可。
NAO的聯(lián)網功能為開發(fā)其應用提供了大量空間。用戶可使用網絡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報；
向NAO提出一個關于某主題的問題，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（類似 Chat討論技術），遠程控制NAO并獲取其攝像頭的視頻流。
紅外線
NAO可憑借紅外線技術與其他NAO及其他使用紅外線的設備進行交流。您可設置NAO，通過紅外線交流來控制其他設備（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。當然，兩個機器人NAO之間可直接交流。
紅外線技術是目前見的設備控制方法，這使NAO很容易適應家庭自動化應用。NAO還可確定紅外線信號是來自左側還是右側。

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公司的豐富經驗，專注于開發(fā)精彩的創(chuàng)新程序。
此外，用戶還可獲得強大的創(chuàng)新技術支持，而創(chuàng)新正是迅速成長的NAO社團的一大特色。
機器人技術及其相關應用尚處于起步階段。
因此，用戶社團成員之間應積極合作，長期互通有無，著眼于未來，共同探索新的應用程序。