nao机器人c语言编程教程,NAO机器人编程学习.pdf

NAO机器人编程学习

NAO 机器人编程学习

目录

1、基本介绍1

1.1 实体平台2

1.1.1 运动2

1.1.2 视觉2

1.1.3 语音2

1.1.4 触摸传感器和声纳测距仪3

1.1.5 连接性3

1.1.6 开源4

1.2 特征参数4

2、Choregraphe 软件5

2.1Choregraphe 软件介绍5

2.2 综合运用5

2.2.1 连接机器人6

2.2.2 程序编写6

机器人 NAO 是各种软、硬件巧妙结合的独特产物，由大量传感器、电机和

软件构成，所有软件由专门设计的操作系统 NAOqi 来控制。NAO 虽然目前还尚

未进入家庭，但已在教育界成为一颗耀眼的明星。在70 多个国家里，它走入中

学和大学的信息技术和科技专业课堂，许多大学生借助 NAO，以寓教于乐、学

以致用的方式学习编程。NAO 也征服了一大批程序开发人员。在他们眼里，NAO

是一个功能强大、具有惊人表现力的应用程序创建平台，可以让大量设想变为现

实，由此开辟出程序开发的新天地，也为日后创作出面向大众的机器人铺平了道

路。

1、基本介绍

1

1.1 实体平台

NAO 是一个身高58cm 的可编程仿人机器人，内含以下构件：

⑴拥有25 个自由度的身体，主要元件为电机和电动制动器；

⑵传感器系统，包括：2 个摄像头、4 个麦克风、声纳测距仪、2 套红外线接收

器和发送器、1 个惯性器件板、9 个触摸传感器和8 个压力传感器；

⑶多种交流设备，包括语音合成器、LED 灯及2 个高保真扬声器；

⑷英特尔ATOM 1.6 GHz 处理器(位于头部)，运行Linux 内核；

⑸第二个CPU 位于躯干；

⑹27.6 瓦时电池，根据使用情况，可为NAO 提供超过1.5 个小时的自主动力。

1.1.1 运动

1.1.1.1 全方位行走

NAO 行走使用的是一个简单的动态模型(直线倒立摆)和二次规划，通过

关节传感器反馈的信息保持稳定，保证行走的鲁棒性，免受小干扰，并可吸收躯

干在正向和侧向平面上的摆动。NAO 可在多种地面上行走，如地毯、瓷砖地、

木地板等，而且在行走过程中能够顺利地从一种地面走到另一种地面上。

1.1.1.2 摔倒管理器

摔倒管理器可在 NAO 摔倒时起到一定的保护作用，其主要功能是探测 NAO

的质量中心是否超出了支撑多边形。质心是否超出支撑多边形由机器人的足底与

地面的接触点来决定。一旦探测到机器人摔倒状况，所有运动任务都会被终止，

NAO 的双臂会根据摔倒方向采取保护姿势，机器人的质心会降低，刚度会降至

零。

1.1.2 视觉

NAO 拥有两个 920P 摄像头，每秒最多可摄取 30 个图像，可追踪、记忆并

识别不同的图像和人脸。一个摄像头位于 NAO 前额，负责水平扫视。另一个位

于嘴部，扫描周围环境。用户可通过软件获得 NAO 看到的图片和视频流。NAO

包含有一系列算法，可帮助机器人探测并识别出看到的人脸或形状。这样，NAO

就可以认出和它说话的人，也可以找到皮球或更加复杂的物品。

1.1.3 语音

NAO 使用 4 个麦克风来探测声音，并可通过语音识别和声音合成功能，运

用8 种语音与人交流。

1.1.3.1 声源定位

声源定位功能帮助机器人辨别出声源方向。NAO 的声源定位基于一个名为

“到达时间差” 的方法，当一个声源发出声音时，NAO 的4 个麦克风接受到声波的

时间略有不同。如下图1，如果一个人站在 NAO 左边和它说话，其声波会首先

到达左侧麦克风，在几微秒后到达位于前方和后方的麦克风，最后到达右侧麦克

2

风。这种时间差名为“双耳时间差”，可对其进行数学处理，以确定声源的位置。

在Choregraphe 软件中也有相关的指令盒，方便用户在行为程序中运用