Nao (robot)

Nao (sing diwaca now) ya iku Humanoid Robot sing autonomous, bisa dilebokaké program lan ukurané skala 1:2,5 kaliyan manungsa baku, robot nao digarap déning Aldebaran Robotics. Aldebaran robotics iku salah sawijining perusahaan startup Prancis sing berpusat ning Paris. Pangembangan robot ngadhek nalika peluncuran Projèct Nao ing 2004. Ing 15 Agustus 2007, Nao gentèni robot humanoid QRIO saka perusahaan Sony dadi baku robot sing dianggo ing Robot Soccer World Cup (Robocup) Standard Platform League (SPL), ya iku kompetisi robot internasional.^[1] Nao wis dianggo ing robotcup taun 2008 lan 2009. Ing robotcup 2010, NaoV3R dipilih dadi platform baku kanggo SPL.^[2]

Nao robot Humanoid.

Presentasi saka Robot Nao ning Fêtons Linux ing Geneva, Switzerland, oktober 2011.

Nao edisi akademik digarap déning pawiyatan luhur lan laboratorium kanggo risèt lan pendidikan, Nao ditokaké kanggo khalayak umum ing taun 2011. ing Oktober 2010, Universitas Tokyo tuku 30 Robot Nao kanggo Nakamura lab ing pawiyatan luhur iku, pangajabané, yèn robot nao bisa dadi asistèn aktif ing lab.^[3] Awit taun 2011, robot nao wis dianggo déning akèh pawiyatan luhur kanggo risèt, pendidikan, lomba lan liya-liyané, IIT Kanpur ing india ugi nganggo nao.^[4]

Ing mangsa rendheng 2010, Robot Nao dadi berita internasional amarga sinkronisasi rutin obahan jogèd ning Shanghai Expo ing Cina.^[5] Ing desember 2010, Robot Nao dèmonstrasi dadi pengisi acara Stand-up komedi.^[6] Ing desember 2010 uga robot nao vèrsi anyar metu, kaluwihan robot nao sing anyar iki ning lengan ukir lan peningkatan ing motor (Servo). Ing desember 2011, Aldebaran Robotics rilis vèrsi anyar nao, ya iku Nao Nèxt Gèn. kaluwihan ing nao anyar iku ya iku: software sing luwih apik, CPU sing luwih bertenaga lan banter sarta kamèra HD.^[7]

Nao

Sajarah

Ana 6 jinising prototype sing dirancang awit 2005 lan 2007. Ing maret 2008 kapisan vèrsi béda saka nao diprodhuksi, ya iku Nao edisi Robotcup, dirilis kanggo kontèstan ing taun nalika ana Robotcup.^[8] Nao ngerilis vèrsi kanggo pawiyatan luhur, pendidikan lan risèt laboratorium sawisé 2008. Ing mei 2011, Aldebaran njlèntrèhaké yèn arep ngetokaké source code kanggo umum lan dadi software open source.^[9] Ing juni 2011, Aldebaran enthuk US$13 yuta ing program pendanaan vèntura dianakaké déning Intel Capital.^[10]

Ing desember 2011, Nao ngetokaké Nao Nèxt Gèn, fitur kunci saka hardware lan software anyar ing Nao Nèxt Gèn iki ya iku: Kamèra HD, daya tahan awak luwih kuwat, sistem anti tubrukan lan lumakunè luwih banter.^[7] Awit taun 2011, punjul 200 institut pendidikan ing dunya nganggo robot nao iki.^[3][4][11] Ing 2012, Robot Nao didonasikan kanggo pendidikan larè-larè autis ing skolah ning Inggris, ana bocah sing luwih seneng dolan karo bocah cilik (robot nao) tinimbang wong nom utawa wong tuwa.

Prototype

Nganti 2011, ana enem prototype wis digawé:

• Awit januari 2005 ngati maret 2006: AL-01, AL-02 lan AL-03
• Awit sèptèmber 2005 nganti juli 2006: AL-04
• Awit juni 2006 nganti juni 2007: AL-05a
• Awit mèi 2007 nganti dèsèmber 2007: AL-05b
• Akir maret 2008, versi kapisan robot Nao kanggo RoboCup: RoboCup èdisi Nao (V2)^[12].
• 2009, Nao kanggo pawiyatan luhur: Nao V3
• Nirwa maret 2009 kanggo risèt ing akademik lan laboratorium: Nao V3+
• Ing maret 2010 kanggo risèt ing akademik lan laboratorium: Nao V3.2
• Ing oktober 2010: Nao V3.3
• Dèsèmber 2011: Nao Next Gen^[13].

Désain

Kabèh vèrsi nao ana sing duwé 14, 21 utawa 25 Derajat kebebasan (DoF). Nao spesial sing nganggo 21 DoF lan ora nganggo aktuator tangan, digawè kanggo kompetisi Robotcup. Kabèh Nao vèrsi akademik duwé fitur accelerometer sènsor lan modul pengukur momen inersia, Gyrometer lan papat Ultrasonik Sensor sing kasilaké keseimbangan ing Nao nalika ana ing ruangan. Vèrsi sing duwé sikil ana fitur wolung force-sensing Resistor lan loro bumper.

Robot Nao uga duwé fitur multimèdia berperforma linux onboard, uga ana mikrophone (kanggo pengenalan swara lan papan), rong spiker kanggo text to speechs (tetembungan sing bisa diwaca) lan 2 kamèra HD (kanggo penampilan ing komputer, kalebu uga pendetèksi sirah lan awak/bentuk). Robot iki didhawuhi karo software pemrograman pemrosèsan grafis ("Choregraphe"), software simulasi Software developer kit. Nao uga kompetibel karo Microsoft Robotics Studio, Cyberbotics Webots, lan The Gostai Urbi Studio.^[14]

Fungsi

Èdukasi

Nao kanggo Edukasi

• Programing
• Matematika lan Fisika konsèp kanggo aplikasi robot/
• Perencanaan obah
• Pengenalan kanggo objèk utawa pengucapan bandha tersebut lan pendetèksi
• kanggo gawè game lan carita
• Mekatronika
• Otomasi

Risèt

nao kanggo research

• Interaksi antara manungsa lan robot
• Persèpsi lan rèkognisi
• Rèkognisis objek tartamtu & pendetèksi
• Permodèlan èksprèsif gèsture
• Lokalisasi lan Navigasi
• Sinkronisasi gubahan ing robot
• Analisis strutur lan obahan
• Psikologi lan sosial robot
• Kecerdasan gawèan

Fitur

Peningkatan kaprigelan audio lan visual

Kamèra

Sènsor kamèra sing luwih apik (HD), Aldebaran Robotics nyediakaké sènsitivitas sing luwih canggih ing VGA kanggo persepsi minim cahya. Pemrosèsan nirwa ing CPU robot, Nao bisa nganti 30 nirwa per detik ing rèsolusi HD. NAO bisa nggubah endas horizontal nganti 239°, vèrtikal nganti 68° lan kamèra bisa ndelok 61° horizontal lan 47° vertikal. Kasil: Nao duwé kapasitas gedhi kanggo ngroso lingkungané.

Rèkognisi Objèk

Nao duwé kemampuan kanggo bisa ngenali akèh bandha. Salajengipun, objèk utawa bandha iku bisa disimpen berkat software Choregraphe, nalika nao ndelok bandha/objèk iku, nao bisa ngenali lan ngomong iku objèk apa.

Dètèksi wajah lajeng rèkognisi

Iki salah sawijining fitur sing paling apik kanggo interaksi. Nao bisa ndetèksi lan sinau (nyimpen) wajah kanggo ngenali salajengipun.

Tetembungan dadi Pocapan (text to speech)

Nao bisa ngomong nganti 9 basa. nganggo fitur "say box" ing Choregraphe, programmer bisa nglebokaké tembung lan gubah paramèter swara dadi sing dikarepaké. Nao bisa ngomong tembung sing bener, lan tanda baca sing trep lan intonasinè leres.

Otomasi rekognisi Swara^[15]

Pengenalan swara iku jantung saka interaksi intuitif antar robot lan manungsa. Aldebaran robotics gawé fitur "Nuance" kanggo ngembangké pengenalan swara sing banter, leres lan trep. Nao saiki bisa ngerungokné swara nganti 2 mèter. Kasil: luwih fluiditi lan pachalaton luwih alami.

Detèksi Swara lan lokalisasi

Nao bisa ndetèksi swara saka manungsa lan bisa ngerti yèn swara iku saka manungsa napa ora. saka swara sing ditokaké manungsa, Nao bisa nentukaké papan.

Gerakan natural ing robot

Smart Stiffness

Fitur unik sing ngatur catu daya sing dianggo déning sèrvo nalika robot obah. kasil: catu daya luwih irit, luwih apik kanggo komponèn driver nalika hemat batrè.

pengaturan Tiba (Fall Manager)

Nao musthi bisa tiba, nanging programer saka Aldebaran robotics mrogram yèn nalika Nao tiba, robot Nao bisa ngadhek dèwè. Sistem anyar: sadurungé nao gelètak ing lemah, nao bisa ngelindungi diri nganggo tangané.

Anti tabrakan

Fitur iki nyegah yèn tangan Nao nabrak awake dewe. Nao mesti ngerti posisi endas, awak, sikil lan tangan.

Resource Manager

Nao bisa menggangung(interrupt) lan mandhek(stop) utawa menyesuaikan tindak-tanduk sing berlangsung sadurungé ngelaksanake dhawuh anyar.

Spesifikasi Umum

Nao Next Gen (2011)
Dhuwur	58 centimetres (23 in)
Abot	4.3 kilograms (9.5 lb)
Autonomi	60 Menit (gubah aktif), 90 menit (normal panganggean)
Degrees of freedom	21 nganti 25
CPU	Intel Atom @ 1.6 GHz
Built-in OS	Linux
OS sing bisa dianggo	Windows, Mac OS, Linux
Basa Pemrograman	C++, Python, Java, MATLAB, Urbi, C, .Net
Vision	loro HD 1280x960 kodhak
koneksi	Ethernet, Wi-Fi

Spesifikasi Rinci

Elektrikal

• Input : 100 to 240 Vac - 50/60 Hz - Max 1.2A
• output : 25.2 Vdc - 2A
• Tipe Batre : Li-ion 21.6V / 2.15Ah 2A

MotherBoard

CPU Processor: Intel Atom Z530, 1,6 GHz, 512KB FSB 533mHz RAM: 1GB Flash Memory : 2 GB Micro SD (eksternal memory): 8GB

Koneksi

• Ethernet : RJ45 10/100/1000 Base T
• WiFi : IEEE 802.11b/g/n

Audio

Loud Speaker

• Jumlah : 2 speaker
• Diameter : 36mm
• Impedansi : 8ohms
• Sp Level : 87 dB/w +/- 3 dB
• Frekuensi : up to ~20 kHz
• Input : 2Watt

Mikrophone

• Jumlah :4 mirophone ing sirah
• sensitivitas : ~40 +/-3 dB
• jangkauan frekuensi : 20 Hz-20 kHz
• noise rasio: 58dBA

Konstruksi

• Dhimènsi : 573×275×311mm / 22.5x10.8x12.2 inch
• Abot : 5.2 kg / 11.4 lb
• Konstruksi Material : ABS-PC / PA-66 / XCF-30

Basa

text to speach : Inggris, Prancis, Jerman, Italia, Cina, Jepang, Koréa, Portugal. automatic speech rekognition: Inggris, Prancis, Jerman, Italia, Cina, Jepang, Koréa

Vision

Kodhak Nao

• Jumlah : 2 Kodhak
• Sensor Modhèl : MT9M114
• Sensor Tipe : SOC Image Sensor

Imaging Array

• Resolusi : 1,22 Mpx
• format optikal : 1/6inch
• piksel aktif : 1288×968px

Sensitivitas

• gedhi Pixel : 1.9μm
• jangkauan dinamik : 70 dB
• Signal/Noise ratio (maks): 37 dB
• Responsivity : 2.24 V/lux-sec (960p), 8.96 V/lux-sec (VGA)

Output

• Putput kodhak : 960p@30fps
• Format data : YUV422
• Shutter jinis : ERS (Electronic Rolling Shutter)

Tampilan

• Babagan pandang : 72.6°DFOV (60.9°HFOV, 47.6VFOV)
• Jangkauan Fokus : 30 cm ~ ora ana batasan
• jinis Fokus : Fokus campuran

IR

komunikasi ing Nao

• Jumlah : 2 buah
• Lebar gelombang : 940 nm
• Emission Angel : +/-60°
• Tenaga : 8 mW/sr

Modul Inersia

Gyrometer

• jumlah : 2
• Axis : 1 ing setiap gyro
• Presisi : 5%
• Kecepatan angular : ~500°/s

Accelerometer

• Jumlah : 1
• Axis : 3
• Pesisi : 1%
• Akselerasi : ~2g

Sonar

Sonar ing Nao

• Emiter : 2 ing ngarep
• Receiver : 2 ing ngarep
• Frekuensi : 40 kHz
• Sensitivitas : -86 dB
• Resolusi : 1 cm
• Jangkauan deteksi : 0.25m nganti 2.55m
• kerucut efektivitas : 60°

Sensor Posisi

nganggo tèknologi sensor efek ruwang 12 bits/0,1° MRE (Magnetic Rotary Encoder): ×36

FSR (Force Sensitive Resistor)

Force Sensitive Resistor ing Nao

• jangkauan : 0 nganti 110N
• jumlah : 4 ing setiap sikil

Software

nganggo empbedded GUI Linux berbasis saka Gentoo Arsitektur 64 bit

• embedded programing: Basa C++, Basa Phyton, Basa Java, matlab,.NET

Derajat Kebebasan

DoF ing nao

• Kepala : 2 DoF
• Tangan : 5 DoF
• Pelvis (panggul) : 1 DoF
• Sikil : 5 DoF
• Lengan : 1 DoF

Mekatronik Nao

Mekatronik pergelangan sikil Nao

Edisi kit mekatronik Pergelangan sikil Nao ya iku:

• Pergelangan sikil Nao: dianggo kanggé pengajaran (studi), pengajaran iki awujud panggubahan 2 axis kalebu uga fitur elektrik & mékanik ing koponen nao
• Software : panggilan command lan visualisasi panggabungan pergelangan sikil & sensor data
• datasheet: saka kit.

Fitur Mekatronik Nao

Kanggo Pelajar

• Sinau Nao, ya iku pemanfaatan komponèn mekatronik ing nao. Sinau nao langsung saka téyori lan praktek ing robot nao.
• Inovasi lan motivasi berkarya amarga nganggo robot Nao, kanggo tumbuhkembang ide kreatif awujud teknis lan rekayasa kecerdasan gawéan.

Kanggo Pengajar

• Ngejak utawa ngajarke siswa berfikir kaya ta insinyur utawa teknisi yèn analisis saka virtual lan real iku béda.
• Gawe projek otawa berbasis lab kanggo pengajaran mekatronika.

Studi Kasus

• Kontrol : njelntrehake 2 ukum kontrol sistem DoF, panerapan PWM ing motor-motor Nao lajeng peletakan posisi aktuator ning semestine.
• Mekanik : Neliti konsèp pergelangan sikil Nao nganggo aplikasi CAD Solidworks
• Elektrik: Sinau sistem panganggo energine lan informasi saka datasheet lan skematik ing mekatronik Nao.

Spesifikasi Mekatronika Kit Pergelangan Sikil

Part

• Pergelangan sikil Nao
• Power adaptor
• kabel konektor
• buku petunjuk
• dvd petunjuk panganggo

Software

Kontroller Pergelangan sikil
Generator Sinyal	Gubah, lumaku, parabola lan kostum nganggo file CSV
Kontrol Loop	Mbukak lan nutup nganggo parameter PID
Visualisasi	Visualisasi grafik kit
Transfer Data	dasare nganggo file CSV
Diagnosa	Versi software, versi firmware lan kalibrasi MREs

Program Kontroller Pergelangan sikil
Generator Sinyal	CSV file data
Kontrol Loop	Mbukak lan nutup nganggo parameter PID
Transfer Data	file CSV (kecepatan sudut, sudut, sinyal PWM, eror ning nyata utawa téyori, piranti rasio sinyal, posisi MREs, wektu panyimpenan, Parameter PID)
Basa pemrograman	C++

Matlab
Simulasi	Formulasi, nyunting lan mbenake obahan (motion) ing kit pergelangan sikil Nao
kontrol	dhawuh langsung ing Nao Ankle Kitwith Simulink

Sensor lan Motor

• MRE (Magnetic Rotary Encoder) : 4 set, presisi 12 bit/0,1°
• Jinising Motor : Motor DC Brush
• Modhèl : 22NT82213P
• Nomer : 2
• Kecepatan Prosès : 8300rpm ±10%
• dhodhokan torsi : 68mNm ±8%
• Torsi lanjutane : maksimal 16,1mNm

Rasio nyilikake kacepatan

Posisi Ankle ing sikil Nao

• AnklePitch : 130.85
• Ankleroll : 201.3

Syarat Software

• OS : Windows 7, Windows XP, MAC OS X 10.6/10.7 utawa GNU/Linux ubuntu 10.01/10.10
• Spesifikasi : 1.5 GHz CPU / 512 MB RAM / 100 MB HDD

Eletrikal

• Pamasukan elektrik : 24Vdc, maksimal 1.8A
• Adaptor Power : 24Vdc/1.8A ac
• kabel koneksi : konektor kabel sing nganggo female USB, konektor jack lan male USB