HAW: work. female. male. esser@informatik.haw-hamburg.de

Transkript

1 HAW: work female male 1

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3 Demo 3

4 Robot Nao H25 personal assistence 4

5 Einige Specs Total: 25 DOF 5

6 Fähigkeiten 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. 6

7 Aktive Objekte 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 AC 97 (Audio Codec) Audio-Standard. USB 2.0 Universell serial bus bis 480 MBit Datenrate I2C: Bus System/Protokoll für Interfacing Microcontroller devices (bis zu 128). dspic Digital Signal Controller RS-485/EIA-485 elektrische Spezifikation (bis zu 32 driver/receiver ) 7

8 Aktoren/Sensoren Aktoren: Jeder der Servomotoren hat einen Winkel-Sensor mit einer Präzision von ca. 0.1 und einem Befehlszyklus von ca. 10 ms. 8

9 Naos Gelenke Die Liste aller Gelenk/Join-Namen (aus dem Motion Modul). yaw/pitch/roll axis bzw. Gier/Kipp/Roll-Achse z SPACE_NAO liegt zwischen den Füßen auf dem Boden (Laufbestimmung). SPACE_WORLD fixe Position in externer Welt (Lokalisation). x 9 y

10 Programmier-Sicht Choregraphe eine graphische Benutzer-Oberfläche zur remote Steuerung des Robot Programmiersprachen remote Zugriffe mit Hilfe einer Programmiersprachen C++ und Python Python auch über Choregraphe C++/Python Upload Module auf Robot 10

11 DCM Device Communication Manager 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. 11

12 Devices Kommunikation Die high-level Programmierung in den Modulen kommuniziert über die Namen mit Hilfe des DCM mit den Sub-Devices. Program Module ALVideoDevice ALMotion... UltraSound Device Sensor Werte Device/SubDeviceList/US/Left/Sensor/Value Device/SubDeviceList/US/Right/Sensor/Value 12

13 NAOqi 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. 13

14 Naoqi- Kommunikation NAOqi ist in C++ implementiert, vereinheitlicht die Funktionsaufrufe von Python und Java aus und erlaubt Robot-zu-Robot Kommunikation. 14

15 Choregraphe Choregraphe ist eine Applikation, die es mit Hilfe einer graphischen Oberfläche erlaubt, einen realen oder virtuellen Nao Robot zu programmieren. 15

16 Choregraphe 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). 16

17 Choregraphe Hauptfenster Menü-Icons Video-Monitor Connect Play Stop Python Editor Komponenten Bibliothek Verhaltens Bibliothek Diagramm Ebene Robot State Robot Stellungen 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. 17

18 Bewegungs-Fenster 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. 18

19 Box-Bibliotheken 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 19

20 Box Charakteristik 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. bang onstart input onstop input onstopped output 20

21 Color-Codierung 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. Play: bang string bang Ende der Ausführung numeric numeric numeric bang string dynamic bang bang bang dynamic (Test-Wert) bang (kein match) dynamic: structure of types 21

22 Parameter setzen Da ein Verhalten öfter von den Parametern abhängt, können diese auch direkt über eine Verbindung zum Parameter-Button interaktiv gesetzt werden. 22

23 Ausblick 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. 23

24 Ambient Assisted Living BMBF...Hochentwickelte technische Systeme bieten ihnen die Möglichkeit eines langen selbstbestimmten Lebens in der eigenen Wohnung, beispielsweise über Personenerkennung, als Erinnerungshilfe, zur Überwachung von Aktivitätsniveau und Gesundheitszustand......Ziel sind robuste, leistungsfähige und lernende Assistenzsysteme, die einfach und preiswert nachzurüsten sind, die Privatsphäre achten und auf kombinierten Sensoren, intelligenter 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) 24