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Robot Nao H25
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personal assistence
Fähigkeiten
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Object / Face Detection / Recognition
Viele Objekte (Gesichter, geometrische Formen, etc.) können anhand von Merkmalen identifiziert und gespeichert werden. Bei erneutem Sehen werden sie erkannt und zugeordnet.
Text to Speech
Text kann in neun Sprachen mit adaptierbarer Intonation gesprochen werden.
Text Recognition
Spracherkennung (bis zu 2 m Entfernung), ganze Sätze oder Worte.
Sound Localization
Geräusche können lokalisiert werden
Fall Manager
Der Robot kann nicht nur alleine aufstehen, sondern versucht beim Umfallen seine Arme zum Abbremsen des Falls einzusetzen.
Resource Manager
Der Robot versucht Kommando-Konflikte bzw. -Abläufe zu ordnen und zu optimieren.
Aktive Objekte
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Die (aktiven) Bestandteile bzw. Objekte des Robots werden Devices genannt. Es sind benannte Controller zur Kommunikation mit den Sub-Devices – Aktoren/Actuator bzw. Sensoren. Sub-Devices haben einen Namen, Typ und eine Nummer. Device-Kommunikation erfolgt über den Device Communication Manager.
CCIR Standard Video-Übertragung
I2C: Bus System/Protokoll für Interfacing Microcontroller devices (bis zu 128).
AC’97 (Audio Codec) Audio-Standard.
RS-485/EIA-485 elektrische Spezifikation (bis zu 32 driver/receiver )
USB 2.0 Universell serial bus bis 480 MBit Datenrate
dsPic Digital Signal Controller
Aktoren/Sensoren
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Aktoren: Jeder der Servomotoren hat einen Winkel-Sensor mit einer Präzision von ca. 0.1° und einem Befehlszyklus von ca. 10 ms.
Naos Gelenke
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Die Liste aller Gelenk/Join-Namen (aus dem Motion Modul).
yaw/pitch/roll axis bzw. Gier/Kipp/Roll-Achse
x y
z
SPACE_NAO liegt zwischen den Füßen auf dem Boden (Laufbestimmung).SPACE_WORLD fixe Position in externer Welt (Lokalisation).
Programmier-Sicht
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eine graphische Benutzer-Oberfläche zur remote Steuerung des Robot
remote Zugriffe mit Hilfe einer Programmiersprachen
Choregraphe
C++ und Python
Programmiersprachen
Python auch über ChoregrapheC++/Python Upload Module auf Robot
Device Communication Manager
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DCM
In Naoqi bildet DCM ein Link zwischen den low-level Sub-Devices und den Hochsprachen, um eine koordinierte und möglichst konfliktfreie Befehlsfolge zu ermöglichen.Eine zentrale Komponente in Naoqi bildet sein Gedächnis ALMemory, in dem alle aktuellen Werte der Sub-Devices abgefragt werden können, die aufgrund der Befehlsabfolge vom DCM gesetzt werden.
Devices Kommunikation
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Program ModuleALVideoDevice
ALMotion...
Die high-level Programmierung in den Modulen kommuniziert über die Namen mit Hilfe des DCM mit den Sub-Devices.
Device/SubDeviceList/US/Left/Sensor/ValueDevice/SubDeviceList/US/Right/Sensor/Value
UltraSound Device Sensor Werte
NAOqi
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Naoqi ist der zentrale Prozess im Linux-OS des Nao Robots. Er ist als Broker konzipiert, d.h.
bietet einen Directory Service, das Finden aller laufenden Module und Methoden.
führt die Methoden der Module lokal oder remote über das Netz aus.
Naoqi-Kommunikation
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NAOqi ist in C++ implementiert, vereinheitlicht die Funktionsaufrufe von Python und Java aus und erlaubt Robot-zu-Robot Kommunikation.
Choregraphe
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Choregraphe ist eine Applikation, die es mit Hilfe einer graphischen Oberfläche erlaubt, einen realen oder virtuellen Nao Robot zu programmieren.
Choregraphe
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Choregraphe interagiert mit allen Funktionen eines Naoqi. Dies kann rein graphisch oder zusätzlich auch mit Hilfe von Python erfolgen.Ein lokal gestarteter Naoqi-Prozess kann mit Choregraphe verbunden werden, um einen realen Robot zu simulieren (wobei gewisse Funktionen wie Video/Audio fehlen).
Choregraphe
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Robot State
Diagramm Ebene
Komponenten
Bibliothek
Verhaltens
Bibliothek
Hauptfenster
Robot Stellungen
Video-Monitor
Python Editor
Menü-Icons
Connect Play Stop
Elementare Komponenten können in Form eines Graphen mit den Boxen als Knoten und der zeitlichen Abfolge als Kanten in der Diagramm-Ebene zu einem komplexen Verhalten kombinieren werden.
Bewegungs-Fenster
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Durch Selektion der Glieder (linker Arm) wird ein zugehöriges Bewegungs-Fenster mit den zugehörigen Aktoren geöffnet. Mit den Schiebereglern kann ein zugehörige Achse manipuliert werden, was sich in der entsprechenden Armbewegung des Robots widerspiegelt.
Box-Bibliotheken
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Elementare Grundmuster eines Robots wie Bewegen, Gehen und Sensorik können in Form von Boxen in Bibliotheken abgelegt werden. Aufgrund ihrer Funktion können die Boxen in Kategorien/Ordnern abgelegt werden.Boxen stehen entweder für ein atomares Verhalten wie beispielsweise „variierende Augenfarbe“
oder kapseln ein (komplexes) Fluss-Diagramm von weiteren Boxen, die entweder elementar sind oder wiederum Diagramme repräsentieren
Box Charakteristik
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Eine Box besteht aus zumindest aus einem Eingabe- und Ausgabe-Anschluss und einer evt. leeren Parameterliste, symbolisiert durch einen Schraubenschlüssel/wrench links unten.Ein Eingabe-Signal (bang) am Eingang löst die Ausführung des Box-Verhaltens aus. Eventuelle Parameter-Werte beeinflussen das Verhalten. Nach Ausführung wird je nach Art des Ausgangs ein bang-Signal erzeugt und/oder es wird ein Wert übertragen.
onStart inputonStop input
onStopped output
bang
Color-Codierung
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Die Ein- und Ausgänge einer Box sind farb-codiert, um anzuzeigen, welche Art von Daten als Input erwartet werden bzw. welche Daten als Output erzeugt werden.
bang
stringbangPlay:
numericnumeric
numeric
bang
bang
bang
dynamic: structure of typesdynamic (Test-Wert)
bang (kein match)
Ende der Ausführung
bang ➛ string ➛ dynamic ➛ bang
Parameter setzen
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Da ein Verhalten öfter von den Parametern abhängt, können diese auch direkt über eine Verbindung zum Parameter-Button interaktiv gesetzt werden.
Ausblick
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In der 3. Folie wurde neben der Lehre ein Forschungsschwerpunkt angesprochen:
Sozialer Robot bzw. Personal-Assistent
Laut Prognose des Statistischen Bundesamtes wird im Jahr 2030 etwa die Hälfte der Menschen hierzulande über 50 und fast jede dritte Person älter als 65 Jahre sein.
Ambient Assisted Living
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...Hochentwickelte technische Systeme bieten ihnen die Möglichkeit eines langen selbst-bestimmten Lebens in der eigenen Wohnung, beispiels- weise über Personenerkennung, als Erinnerungshilfe, zur Über-wachung von Aktivitätsniveau und Gesundheitszustand...
...Ziel sind robuste, leistungs-fähige und lernende Assistenz-systeme, die einfach und preis-wert nachzurüsten sind, die Privatsphäre achten und auf kombinierten Sensoren, intelli- genter Datenauswertung und kognitiven Prinzipien basieren...
...Ambient Assisted Living und Smart Home sind ein innovatives Feld, in dem Deutschland eine wichtige Rolle spielt, das großes wirtschaftliches Potential für die Industrie und den Export eröffnet und das gesellschaftlichen Fortschritt bringt... (VDE)
BMBF
