NAO机器人的编程入门pptx

  仿人机器人入门实训教程NAO机器人的编程入门;内容提纲;Hello World;2. 机器人跳舞----dance指令盒：将左下角指令盒库中：Animation-Entertainment-dances-NAO-Tai Chi Chuan拖到中间项目编辑界面中 连接参数盒安装下图中连接顺序将指令盒相连，然后运行;;步骤： 项目栏中，单击属性按钮 在项目属性窗口右边支持的语言中勾选“Chinese（simplified）” 勾选左边的“behavior_1”，找到触发器语句，单击下面的空白处。 在右边触发器语句下的“Chinese（simplified）”文本框中输入触发的语音命令，比如舞蹈展示，然后单击“添加”按钮 单击权限的空白格，将右边三个选择（此行为能在充电站执行、此行为运行时机器人能站起来、此行为运行时机器人能坐下）全部勾选 单击“确定”按钮，关闭当前对话框，再将程序安装到 NAO 机器人上 当 NAO 机器人的眼睛变蓝时，说出触发自动运行的语音命令，即可自动运行程序;4.2 人机交互;2．语音识别——Speech Reco. 在指令盒库中搜索 Speech Reco.指令盒，将该指令盒拖动到图表空间中，Speech Reco.指令盒。单击设置按钮，设置相关参数及能够识别的语句。 在“Word list”文本框中输入能够识别的语句，不同语句之间一定要使用英文分号隔开。在“Confidence threshold”数值框中设置语音的置信度，数值越大识别越严格，一般设置在 30%～50%。;3．机器人反应——Switch Case 在指令盒库中搜索 Switch Case 指令盒，将该指令盒拖动到图表空间中，该指令盒相当于一个条件分支语句，根据 Speech Reco.指令盒中 Word list 参数的设置，将每个句子分别填入 Switch Case 的参数栏中，内容务必保持一致，每个句子加上英文双引号，每个选项框对应一个 case 分支，分别对应指令盒的结束输出，将每个结束输出与相应的机器人行为指令盒相连，就可以实现人机交互功能。 ;4.2.2 项目实现 1．指令盒需求 人机交互项目除需要 4.2.1 节中的三个指令盒之外，还需要两个 Say 指令盒和一个Tai Chi Chuan 指令盒。在两个 Say 指令盒中可以输入如下内容：“我是机器人 NAO,今天天气非常好,我很开心”。 *注意，输入的内容中的标点符号必须为英文的符号！;带子网划分的编址;子网划分(没有划分子网时）;子网掩码;缩写 “/24” 表示掩码中有连续的24个1。 子网掩码与 IP 地址一一对应，是32 bit 的二进制数 子网掩码为1表示网络位，0表示主机位;1 0 0 0 0 0 0 0 = 128 1 1 0 0 0 0 0 0 = 192 1 1 1 0 0 0 0 0 = 224 1 1 1 1 0 0 0 0 = 240 1 1 1 1 1 0 0 0 = 248 1 1 1 1 1 1 0 0 = 252 1 1 1 1 1 1 1 0 = 254 1 1 1 1 1 1 1 1 = 255;;没有子网划分的子网掩码;带子网划分的子网掩码;;;;;;;;;;;;;;2．指令盒连线 按程序逻辑将各指令盒的输入端和输出端依次相连，如图 4.12 所示。当对 NAO 机器人说“你好”时，NAO 机器人回答“我是机器人 NAO”；当对 NAO 机器人说“跳支舞吧”，NAO 机器人会表演一段舞蹈。 ;其中，Speech Reco.指令盒本身的连线 所示。如果由于吐词不清、环境嘈杂或置信度阈值过高等，NAO 机器人没听到或识别失败，那么需要识别失败输出端连接开始输入端，即右边第二个端出端连接左边第一个端入端；如果 NAO 机器人识别响应快或者连说两句都被 NAO 机器人识别到，那么会造成资源冲突，需要将识别成功输出端连接接收输入端，即右边第一个输出端连接左边第二个端入端。;4.3 机器人行走;;参数说明： Distance X：单位是 m，若给定正值，则相对 NAO 机器人的方向是向前，若给定负值则是向后。 Distance Y：单位是 m，若给定正值，则相对 NAO 机器人的方向是向左，若给定负值则是向右。 Theta：NAO 机器人的转角，单位为°。 Arms movement enabled：在 NAO 机器人走动时，允许手臂运动。 在设置 Y 值后，NAO 机器人并没有转向，NAO 机器人始终面向前方，要转向需要设置 Theta。以 NAO 机器人为原点，建立坐标系（见图 4.16），在编程时可依据此坐标系确定机器人移动方向;4.3.2 项目实现 语音控制移动 NAO机器人的语音控制移动的指令盒如下表;2. 指令盒连线 将各指令盒按如下图所示连接顺序连线。单击“运行”之后，Stand up 指令盒保持 NAO 机器人站直； Set Reco. Lang.指令盒设置 NAO 机器人识别的语言为中文； Speech Reco.指令盒进行语音识别，当听到向前走的指令时，执行 Move To 指令盒； 当听到向右走的指令时，执行 Move TO(1)指令盒。 Move To 与 Move To(1)指令盒是同一个指令盒，但是设置参数不同，一个设置参数 Distance X，另一个设置参数 Distance Y;4.4 LED设置;单击 Set LEDs 指令盒的参数设置按钮，设置相关参数;参数说明： （1）LEDs group：选择 NAO 机器人哪个部位的 LED，比如眼睛或者耳朵等。 （2）Intensity：设置 LED 的亮度。 （3）Duration：设置 LED 的维持的时间。;2．设置 LED 随机颜色——Random Eyes 在 Chore graphe 的指令盒库中搜索 Random Eyes 指令盒，将该指令盒拖动到图表空间中 双击指令盒可查看Python代码;4.4.2 修改代码 1.编辑 Set LEDs指令盒单击 Set LEDs 指令盒，选择“编辑指令盒”命令，单击“输出点”下拉列表后的加号按钮，弹出“添加一个新输出点”对话框。在该对话框的“类型”下拉列表中选择“字符串”后，单击“OK”按钮，Set LEDs 指令盒会多出一个输出端。;双击 Set LEDs 指令盒，在 onInput_onSet(self)下修改代码，代码如下： 1 def onInput_onSet(self): 2 self.leds.fade(self.getParameter(LEDs group), self.getParameter(Intensity (%))/100., 3 self.getParameter(Duration (s))) 4 p=self.getParameter(LEDs group) 5 self.logger.warning(p) 6 elf.output(p) ;2．编辑 Random Eyes 指令盒 编辑 Random Eyes 指令盒的目的是改变开始输入的类型，将默认的类型“激活”改成“字符串”，接收 Set LEDs 指令盒输出的字符串。单击 Random Eyes 指令盒，选择“编辑指令盒”命令，单击“输入点”下拉列表后的编辑按钮（铅笔图标），弹出“编辑已有输入点”对话框，在“类型”下拉列表中选择“字符串”后，单击“OK”按钮;双击 Random Eyes 指令盒，在 onInput_onStart(self)下修改代码，代码如下： 1 def onInput_onStart(self,p): 2 if( self.bIsRunning ): 3 return 4 self.bIsRunning = True 5 self.bMustStop = False 6 self.logger.warning(p) 7 while( not self.bMustStop ): 8 rRandTime = random.uniform(0.0,2.0) 9 self.leds.fadeRGB(p, 256*random.randint(0,255) + 256*256*random.randint(0,255) + 10 random.randint(0,255), rRandTime) 11 time.sleep(random.uniform(0.0,3.0)) 12 self.bIsRunning = False 13 self.onStopped() 修改内容如下： （1）将 onInput_onStart(self)改成 onInput_onStart(self,p)。目的是将 Set LEDs 指令盒输出的字符串输入到 Random Eyes 指令盒中。 （2）将 self.leds.fadeRGB 函数的一个参数改为 p。;3. 指令盒连线 将Set LEDs和Random Eyes指令盒按如下图所示的顺序连接，只用单击Set LEDs指令盒设置按钮设置参数，即可设置 NAO 机器人相应部位 LED 灯的随机颜色闪烁。;4.5 音频处理;2. 编辑指令盒 新建一个 Python 语言指令盒用来录音，双击该指令盒能查看代码，需要更改 def _init_(self)、def onUnload(self)、def onInput_onStart(self)三个函数，更改后代码如下：;对_init_(self)函数内代码的更改：self.record=ALProxy(ALAudioRecorder)。实例化一个 record 对象。 对 onInput_onStart 函数内代码的更改： （1）self.record.startMicrophonesRecording(record_path,wav,16000,(0,0,1,0))。以格式.wav、采样频率 16 000Hz 存储在 record_path 路径中。 （2）self.record.stopMicrophonesRecording()。结束录音。 播放录音指令盒的创建与上述步骤相同，也需要新建一个 Python 语言指令盒，这里只展示更改后的代码。;2．指令盒连接 将各指令盒按如下图所示的顺序连接。在程序运行后，对着 NAO 机器人的麦克风说话，NAO 机器人会录音 5s，然后复述录音内容。此处没有设置录音提示，能加入 LED 指令盒或者 Say 指令盒，提示开始录音，尝试优化程序。;4.6 NAOMark学习;2. Say指令盒 通过调用 Say 指令盒，NAO 机器人将检测到的 NAOMark 编号说出来。此处需要对 Say 指令盒做修改。双击 Say 指令盒，修改代码如下： （1）将指令盒中 def onInput_onStart(self):改成 def onInput_onStart(self, p):。 （2）将指令盒中 sentence 部分改成 sentence += 我看到的标签的编号是 + str(p)。 只修改上述提到的地方，其他代码不变，更改后的代码如下：;4.6.2 项目实现 将指令盒按如下图所示的顺序连接，在程序运行后，NAOMark 指令盒会调用NAO 机器人内部的视觉模块，识别机器人视野内 NAOMark 上的编号，将编号作为该指令盒的输出信号，输入到 Say 指令盒中，NAO 机器人即可说出该编号。;4.6.3 实验步骤 案例的具体实验步骤如下： （1）将 NAOMark 打印在 A4 纸上。 （2）将该 A4 纸移到 NAO 机器人摄像头前 1m 左右。 （3）执行程序。 （4）当 NAO 机器人识别到 NAOMark 标记之后，它将会说出视野中的 NAOMark的编号。;4.7 实践练习;4.7.2 任务需求 （1）NAO 机器人从入口进场。 （2）NAO 机器人到达舞台后朝向正前方。 （3）NAO 机器人向观众致辞。 （4）NAO 机器人和观众互动。 （5）NAO 机器人跳舞暖场。 （6）NAO 机器人报幕，介绍下一个表演的内容。 （7）NAO 机器人从出口离场。仿人机器人入门实训教程NAO机器人的编程入门;内容提纲;Hello World;2. 机器人跳舞----dance指令盒：将左下角指令盒库中：Animation-Entertainment-dances-NAO-Tai Chi Chuan拖到中间项目编辑界面中 连接参数盒安装下图中连接顺序将指令盒相连，然后运行;;步骤： 项目栏中，单击属性按钮 在项目属性窗口右边支持的语言中勾选“Chinese（simplified）” 勾选左边的“behavior_1”，找到触发器语句，单击下面的空白处。 在右边触发器语句下的“Chinese（simplified）”文本框中输入触发的语音命令，比如舞蹈展示，然后单击“添加”按钮 单击权限的空白格，将右边三个选择（此行为能在充电站执行、此行为运行时机器人能站起来、此行为运行时机器人能坐下）全部勾选 单击“确定”按钮，关闭当前对话框，再将程序安装到 NAO 机器人上 当 NAO 机器人的眼睛变蓝时，说出触发自动运行的语音命令，即可自动运行程序;4.2 人机交互;2．语音识别——Speech Reco. 在指令盒库中搜索 Speech Reco.指令盒，将该指令盒拖动到图表空间中，Speech Reco.指令盒。单击设置按钮，设置相关参数及能够识别的语句。 在“Word list”文本框中输入能够识别的语句，不同语句之间一定要使用英文分号隔开。在“Confidence threshold”数值框中设置语音的置信度，数值越大识别越严格，一般设置在 30%～50%。;3．机器人反应——Switch Case 在指令盒库中搜索 Switch Case 指令盒，将该指令盒拖动到图表空间中，该指令盒相当于一个条件分支语句，根据 Speech Reco.指令盒中 Word list 参数的设置，将每个句子分别填入 Switch Case 的参数栏中，内容务必保持一致，每个句子加上英文双引号，每个选项框对应一个 case 分支，分别对应指令盒的结束输出，将每个结束输出与相应的机器人行为指令盒相连，就可以实现人机交互功能。 ;4.2.2 项目实现 1．指令盒需求 人机交互项目除需要 4.2.1 节中的三个指令盒之外，还需要两个 Say 指令盒和一个Tai Chi Chuan 指令盒。在两个 Say 指令盒中可以输入如下内容：“我是机器人 NAO,今天天气非常好,我很开心”。 *注意，输入的内容中的标点符号必须为英文的符号！;带子网划分的编址;子网划分(没有划分子网时）;子网掩码;缩写 “/24” 表示掩码中有连续的24个1。 子网掩码与 IP 地址一一对应，是32 bit 的二进制数 子网掩码为1表示网络位，0表示主机位;1 0 0 0 0 0 0 0 = 128 1 1 0 0 0 0 0 0 = 192 1 1 1 0 0 0 0 0 = 224 1 1 1 1 0 0 0 0 = 240 1 1 1 1 1 0 0 0 = 248 1 1 1 1 1 1 0 0 = 252 1 1 1 1 1 1 1 0 = 254 1 1 1 1 1 1 1 1 = 255;;没有子网划分的子网掩码;带子网划分的子网掩码;;;;;;;;;;;;;;2．指令盒连线 按程序逻辑将各指令盒的输入端和输出端依次相连，如图 4.12 所示。当对 NAO 机器人说“你好”时，NAO 机器人回答“我是机器人 NAO”；当对 NAO 机器人说“跳支舞吧”，NAO 机器人会表演一段舞蹈。 ;其中，Speech Reco.指令盒本身的连线 所示。如果由于吐词不清、环境嘈杂或置信度阈值过高等，NAO 机器人没听到或识别失败，那么需要识别失败输出端连接开始输入端，即右边第二个端出端连接左边第一个端入端；如果 NAO 机器人识别响应快或者连说两句都被 NAO 机器人识别到，那么会造成资源冲突，需要将识别成功输出端连接接收输入端，即右边第一个输出端连接左边第二个端入端。;4.3 机器人行走;;参数说明： Distance X：单位是 m，若给定正值，则相对 NAO 机器人的方向是向前，若给定负值则是向后。 Distance Y：单位是 m，若给定正值，则相对 NAO 机器人的方向是向左，若给定负值则是向右。 Theta：NAO 机器人的转角，单位为°。 Arms movement enabled：在 NAO 机器人走动时，允许手臂运动。 在设置 Y 值后，NAO 机器人并没有转向，NAO 机器人始终面向前方，要转向需要设置 Theta。以 NAO 机器人为原点，建立坐标系（见图 4.16），在编程时可依据此坐标系确定机器人移动方向;4.3.2 项目实现 语音控制移动 NAO机器人的语音控制移动的指令盒如下表;2. 指令盒连线 将各指令盒按如下图所示连接顺序连线。单击“运行”之后，Stand up 指令盒保持 NAO 机器人站直； Set Reco. Lang.指令盒设置 NAO 机器人识别的语言为中文； Speech Reco.指令盒进行语音识别，当听到向前走的指令时，执行 Move To 指令盒； 当听到向右走的指令时，执行 Move TO(1)指令盒。 Move To 与 Move To(1)指令盒是同一个指令盒，但是设置参数不同，一个设置参数 Distance X，另一个设置参数 Distance Y;4.4 LED设置;单击 Set LEDs 指令盒的参数设置按钮，设置相关参数;参数说明： （1）LEDs group：选择 NAO 机器人哪个部位的 LED，比如眼睛或者耳朵等。 （2）Intensity：设置 LED 的亮度。 （3）Duration：设置 LED 的维持的时间。;2．设置 LED 随机颜色——Random Eyes 在 Chore graphe 的指令盒库中搜索 Random Eyes 指令盒，将该指令盒拖动到图表空间中 双击指令盒可查看Python代码;4.4.2 修改代码 1.编辑 Set LEDs指令盒单击 Set LEDs 指令盒，选择“编辑指令盒”命令，单击“输出点”下拉列表后的加号按钮，弹出“添加一个新输出点”对话框。在该对话框的“类型”下拉列表中选择“字符串”后，单击“OK”按钮，Set LEDs 指令盒会多出一个输出端。;双击 Set LEDs 指令盒，在 onInput_onSet(self)下修改代码，代码如下： 1 def onInput_onSet(self): 2 self.leds.fade(self.getParameter(LEDs group), self.getParameter(Intensity (%))/100., 3 self.getParameter(Duration (s))) 4 p=self.getParameter(LEDs group) 5 self.logger.warning(p) 6 elf.output(p) ;2．编辑 Random Eyes 指令盒 编辑 Random Eyes 指令盒的目的是改变开始输入的类型，将默认的类型“激活”改成“字符串”，接收 Set LEDs 指令盒输出的字符串。单击 Random Eyes 指令盒，选择“编辑指令盒”命令，单击“输入点”下拉列表后的编辑按钮（铅笔图标），弹出“编辑已有输入点”对话框，在“类型”下拉列表中选择“字符串”后，单击“OK”按钮;双击 Random Eyes 指令盒，在 onInput_onStart(self)下修改代码，代码如下： 1 def onInput_onStart(self,p): 2 if( self.bIsRunning ): 3 return 4 self.bIsRunning = True 5 self.bMustStop = False 6 self.logger.warning(p) 7 while( not self.bMustStop ): 8 rRandTime = random.uniform(0.0,2.0) 9 self.leds.fadeRGB(p, 256*random.randint(0,255) + 256*256*random.randint(0,255) + 10 random.randint(0,255), rRandTime) 11 time.sleep(random.uniform(0.0,3.0)) 12 self.bIsRunning = False 13 self.onStopped() 修改内容如下： （1）将 onInput_onStart(self)改成 onInput_onStart(self,p)。目的是将 Set LEDs 指令盒输出的字符串输入到 Random Eyes 指令盒中。 （2）将 self.leds.fadeRGB 函数的一个参数改为 p。;3. 指令盒连线 将Set LEDs和Random Eyes指令盒按如下图所示的顺序连接，只用单击Set LEDs指令盒设置按钮设置参数，即可设置 NAO 机器人相应部位 LED 灯的随机颜色闪烁。;4.5 音频处理;2. 编辑指令盒 新建一个 Python 语言指令盒用来录音，双击该指令盒能查看代码，需要更改 def _init_(self)、def onUnload(self)、def onInput_onStart(self)三个函数，更改后代码如下：;对_init_(self)函数内代码的更改：self.record=ALProxy(ALAudioRecorder)。实例化一个 record 对象。 对 onInput_onStart 函数内代码的更改： （1）self.record.startMicrophonesRecording(record_path,wav,16000,(0,0,1,0))。以格式.wav、采样频率 16 000Hz 存储在 record_path 路径中。 （2）self.record.stopMicrophonesRecording()。结束录音。 播放录音指令盒的创建与上述步骤相同，也需要新建一个 Python 语言指令盒，这里只展示更改后的代码。;2．指令盒连接 将各指令盒按如下图所示的顺序连接。在程序运行后，对着 NAO 机器人的麦克风说话，NAO 机器人会录音 5s，然后复述录音内容。此处没有设置录音提示，能加入 LED 指令盒或者 Say 指令盒，提示开始录音，尝试优化程序。;4.6 NAOMark学习;2. Say指令盒 通过调用 Say 指令盒，NAO 机器人将检测到的 NAOMark 编号说出来。此处需要对 Say 指令盒做修改。双击 Say 指令盒，修改代码如下： （1）将指令盒中 def onInput_onStart(self):改成 def onInput_onStart(self, p):。 （2）将指令盒中 sentence 部分改成 sentence += 我看到的标签的编号是 + str(p)。 只修改上述提到的地方，其他代码不变，更改后的代码如下：;4.6.2 项目实现 将指令盒按如下图所示的顺序连接，在程序运行后，NAOMark 指令盒会调用NAO 机器人内部的视觉模块，识别机器人视野内 NAOMark 上的编号，将编号作为该指令盒的输出信号，输入到 Say 指令盒中，NAO 机器人即可说出该编号。;4.6.3 实验步骤 案例的具体实验步骤如下： （1）将 NAOMark 打印在 A4 纸上。 （2）将该 A4 纸移到 NAO 机器人摄像头前 1m 左右。 （3）执行程序。 （4）当 NAO 机器人识别到 NAOMark 标记之后，它将会说出视野中的 NAOMark的编号。;4.7 实践练习;4.7.2 任务需求 （1）NAO 机器人从入口进场。 （2）NAO 机器人到达舞台后朝向正前方。 （3）NAO 机器人向观众致辞。 （4）NAO 机器人和观众互动。 （5）NAO 机器人跳舞暖场。 （6）NAO 机器人报幕，介绍下一个表演的内容。 （7）NAO 机器人从出口离场。

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