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NAO机器人

NAO机器人

更新时间:2020-08-06

访问量:66

厂商性质:生产厂家

产品厂地:北京市

简要描述:
NAO机器人,涉及创新教育、机器人大赛、医疗康复、检测领域、智能控制领域、图像处理领域等多个领域。有很多案例已经成功的应用于实际工业生产和家庭领域等专业领域。正是这个理想的教学、科研平台的出现,弥补了高校与实际工作的衔接。

NAO机器人

目 录

一、国内外机器人发展情况

二、NAO 机器人介绍

三、NAO 机器人特殊领域应用案例:

1、导盲机器人

2、导聋机器人

3、自闭症治疗机器人

4、其他应用领域

四、NAO 机器人在大赛中的应用:

五、NAO 机器人在教学领域的应用:

六、NAO 主要客户应用

七、公司介绍

八、附表

一、国内外机器人发展情况

机器人在全球受到了高度的重视,应用较为广泛,人们称赞它为电子助手。在过去十年里,

全球对机器人的需求增加了20倍。早在1983年,法国就制订了一项“先进机器人计划”,

该计划是1982年6月在法国凡尔赛举行的欧洲七国首脑会议及1983年6月在美威廉

斯堡会议确定的18个合作项目中的一项,这是一项多功能独立机器人计划,准备十年完成,

它主要研制第三代能行走、能代替人从事繁重的体力劳动或在危险及有害环境下工作的机器

人。1986年,法国又根据本国情况独立地制定了一项今后十年机器人的发展计划,分三个

阶段进行,即1~2年的近期任务;2~5年的中期任务;5~10年的长期任务。为落实这一

计划,法国政府制定了八条措施,进行了五个方面的研究,并建立了机器人部际委员会。19

90年初,法国机器人工业界在“我不想等到1992年,我要自动化”的口号下,举行了广

泛的宣传活动,目的是鼓励制造厂商们对采用机器人的可行性进行调研。由于措施得力,十几

年来,法国机器人有了长足的进步。

机器人产业是目前国际上增长迅速的产业之一。据统计,2012 年国际机器人市场销售量

达16.6 万台,比前一年销量提高38%,销售额达85 亿美金,加上系统集成和周边设备市场达

255 亿美金,中国机器人市场2011 年比2010 年增长了50%。预计,到2015 年,中国机器人的

需求量将达到3.5 万台,占全球总量的17.5%。2012 年4 月,科技部发布了《智能制造科技发

展“十二五”专项规划》,同时,针对机器人领域发布了《服务机器人科技发展“十二五”专项规

划》。“十二五”期间,我国将攻克一批智能化高端装备,发展和培育一批高技术产值超过100

亿元的核心企业。

而NAO 机器人至今已经在上百个科研机构和大学应用,涉及创新教育、机器人大赛、医疗

康复、检测领域、智能控制领域、图像处理领域等多个领域。有很多案例已经成功的应用于实

际工业生产和家庭领域等专业领域。正是这个理想的教学、科研平台的出现,弥补了高校与实

际工作的衔接。

二、机器人介绍:

A、智能机器人

构造

尺寸(高H * 深O * 宽W) 573x275x311 mm

重量5.2 kg / 11.4 lb

制作材料ABS-PC / PA-66 / XCF-30

电源

输入100 至240Vac - 50/60Hz 最大1.2A;输出25.2 Vdc - 2A

电池类型 锂离子

额定电压/容量21.6V/2.15Ah

最大充电电压24.9V

最大充电/放电电流3.0A/2.0A

能量27.6Wh

充电用时2 小时;自主动力60 分钟(活跃使用);90 分钟(正常使用)

2、主处理器介绍(头部)

 

*1、主板:

CPU:ATOM Z530,

高速缓冲存储器512KB;

时钟速度1.6GHz;

FSB 速度533MHz;

RAM1GB;

闪存2GB;

Micro SDHC 卡8GB;

*2、视觉传感器:

摄像头前额2 个

传感器型号MT9Ml14

传感器类型SoC 图像传感器

成像阵列:

分辨率1.22MP

光学格式1/6 inch

有效像素( HxV) 1288x968

灵敏度:

像素大小1.9um

动态范围70dB

信号/1 噪声比(最大) 37dB

响应度2.24 V/lux-sec(960p)

8.96V/lux-sec (VGA)

摄像头输出960p030fps

数据格式YUV422

视图视野72.6° DFOV (60.9°HFOV, 47.6VFOV)

对焦范围30cm -无限大

对焦类型:固定对焦

*3、网络连接:

以太网 1×RJ45 - 10/100/1000 BASE T;

WIFI 无线连接 IEEE 802.11b/g

3、身体结构介绍

*1、自由度:25 个

*2、电机:

1 型电机型号22NT82213P

空载转速8300rpm ±10%

堵转转矩68mNm ±8%

连续转矩最大16.1mNm

2 型电机型号17N88208E

空载转速400rpm ±12%

堵转转矩9.4mNm ±8%

连续转矩最大4.9mNm

3 型电机型号16GT83210E

空载转速10700rpm ±10%

堵转转矩14.3mNm ±8%

连续转矩最大6.2mNm

 

机器人电子架构图

4、传感器介绍

包括红外测距、超声波探测、碰撞传感器、压力感测传感器、陀螺仪、重力加速度等100

多个传感器。

*1、惯性传感器:

陀螺仪2 个,精度5% 角速度-500°/s

三轴加速计1 个,精度1%,;加速-2g

*2、压力传感器

每只脚上4 个 范围 0 至110N

*3、其他传感器:

近红外 前额2 个

接触传感器

声纳4 个

*4、位置传感器:36 个

5、图像处理系统介绍两个高清CMOS 摄像头,快速可上下切换的摄像头使NAO 能够看到自己的脚

有效像素:1288x968

像素大小1.9um

摄像头输出960p / 30fps(每秒30 帧)

6、语音处理系统介绍

机器人有四个麦克风,分布在前后左右,可以完成声音定位。同时可以完成9 个国家的语

言的对话交流。

7、机器人编程软件介绍

NAO 机器人支持C++、JAVA、Matlab 等10 多种编程语言,基本涵盖了所有学科的编程语

言。同时,NAO 自身携带四套开发软件,使机器人开放性更好,更加强大。

8、NAO 机器人在机电一体化领域的应用

 

NAO 机器人脚踝关节,即有两个瑞士Maxon 空心杯电机组成的机器人的一只脚,采用可拆

卸结构设计,便于学生进行拆装训练。脚踝关节的 Solidworks 三维文件完全开放,便于学生

进行数学建模;脚踝关节的电路部分完全开放,便于学生进行电机控制及算法研发。

 

配套教学大纲

机器人实验室的主要教学方式是实验课。因此实验指导书处在最重要的位置。按一门课程

32 学时计算,设计3-4 个分项实验,涉及机械、控制、传感多方面,再加上1-2 个综合性实

验或者开放性实验。并且这些实验应该是高校第一线教师所设计,而非公司设计的。下面为某

高校教授专门针对机器人开展的《机器人技术及实践》课程所设计的教学大纲:

《机器人技术及实践》教学大纲

T课程编号T : T课程名称T : T学分/学时T:2/48(实验:30)

T英文名称T :Robot Technique and Practice

T考核方式T:考查 T大纲执笔人T: T大纲审核人T:

T适用专业T :全校各专业

T先修课程T :机械设计基础,计算机程序设计基础(C语言或汇编)

- 、教学基本目标

本课程是面向工科学生的工程技术实践选修课。学生通过本课程的学习和训练,应了解有关机器人技术

方面的基本知识,掌握机器人学所涉及的技术的基本原理和方法,并以“NAO 智能机器人系列”为例,

自主完成从安装到编程控制,完成执行任务的实践训练过程,有助于培养学生学习的兴趣和创新意识,

并得到先机器人技术开发的实践技能训练。

二、学习收获

1、了解机器人技术的基本概念以及有关电工电子学、单片机、机械设计、传感器等技术。

2、初步掌握机器人的运动学原理、动力学原理和基于智能机器人的控制理论,并受到实践训练。

3、通过学习和训练,具体掌握基于C++,或者Choregraphe 的机器人控制技术,并完成使机器人独

立执行一定的任务。

三、内容提要与要求

第一部分 理论教学

第一章 概论

教学内容:

1-1 机器人的发展历史。

1-2 机器人发展现状和趋势。

教学要求:

1、了解机器人学的概念、主要方法和应用。

2、掌握机器人的设计原则和控制方法,并相关学科的知识。

第二章 机器人本体的机械结构

教学内容:

2-1 机器人的概念和分类。

2-2 机器人外形结构与运动 。

2-3 驱动机构电机的控制方法。

教学要求:

1、了解机器人的概念、分类及应用。

2、了解机器人的外形结构、运动方式及自由度。

3、掌握驱动机构的类型和方法。

第三章 机器人的数学基础

教学内容:

3-1 位置和姿态的表示 。

3-2 坐标变换及方程的建立。

教学要求:

1、初步掌握对机器人运动学和动力学的数学描述方法。

2、初步掌握齐次坐标及其变换方法。

第四章 机器人的控制和编程

教学内容:

4-1 智能机器人的简介。

4-2 行走机器人的控制和编程。

教学要求:

1、初步掌握NAO 机器人的控制原理。

2、初步掌握NAO 机器人的编程语言。

第二部分 实践训练

内容: 1、NAO 机器人结构认识训练。

2、NAO 机器人装配与改装。

3、编程和项目训练。

要求:1、写出综述报告及实验报告和设计方案论证报告。

2、实践训练过程分组进行,全部训练基本由学生独立完成。

四、教学进度

(1)理论教学部分

课次 课程内容 讲课时数

1 机器人技术绪论 2

2 机器人的发展历史、现状和趋势 2

3 机器人本体的机械结构 2

4 机器人的机构组成及自由度的计算 2

5 机器人运动学分析 2

6 机器人的控制 2

7 NAO 机器人系统 2

8 NAO 机器人主要功能 2

9 NAO 机器人编程及传感器的应用 2

(2)实践训练部分

训练内容 训练时数

NAO 人形机器人结构认识及组装训练 10

机器人装配及行走正方形实践训练 10

机器人装配及躲开障碍物的实践训练 10

五、教学方式

理论教学集中进行,实践训练分组进行。

六、教材或参考书

教材:机器人学 (作者:张铁, 华南理工出版, 2003 年 一版)

参考书:

1、机器人学(蔡自兴等.清华大学出版社.2000 年)

2、机器人基础(孙学检.石油大学出版社.1999 年)

七、学生成绩评定方法

1、根据学生平时成绩( 20% )、综述报告( 40% )和实验报告( 40% ),三部分结果综合评定成

绩(优、良、中、及格和不及格)。

2、课程学习结束后,学生需交付“机器人课程及实践训练报告”包括:(1)专题综述报告;(2)机器人

实验报告。

六、主要应用客户:

1、国内客户

中国科学技术大学

上海交通大学

浙江大学

同济大学

东华大学

上海第二工业大学

北京邮电大学

北京理工大学

北京师范大学

哈尔滨工业大学

大连理工大学

东北大学

山东大学

兰州大学

西安交通大学

电子科技大学

华中科技大学

国防科技大学

中国农业大学

北京航空航天大学

北京科技大学

军事医学科学院

第二炮兵工程学院

广东工业大学

鲁东大学

合肥工业大学

中科院深圳先进技术研究院

中科院合肥物质研究所

中科院广东工程中心

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