《機(jī)器人程序設(shè)計(jì)-仿人機(jī)器人競技娛樂運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)》課件第8章

第8章NAOsim、Monitor及NAOFlasher8.1NAOsim8.2Monitor8.3NAOFlasher

8.1NAOsim

8.1.1NAOsim概述

NAOsim的功能是把一個(gè)虛擬機(jī)器人放入一個(gè)模擬真實(shí)環(huán)境的虛擬世界中。在把代碼放入實(shí)際的NAO機(jī)器人中測試之前，可以在這樣一個(gè)虛擬的環(huán)境中進(jìn)行測試。虛擬世界中的物體可以任意修改和放置，Choregraphe和Monitor可以連接到放置在虛擬世界中的NAO機(jī)器人。

NAOsim的操作界面如圖8-1所示。

圖8-1NAOsim的操作界面8.1.2NAOsim的安裝

從NAO官網(wǎng)(/)上下載最新的NAOsim。它在32位Win7下的安裝過程如下：

(1)雙擊NAOsim-1.12.3-WIN32.exe，出現(xiàn)如圖8-2所示的界面。圖8-2NAOsim的安裝界面1

(2)點(diǎn)擊“前進(jìn)”后的界面如圖8-3所示。圖8-3NAOsim的安裝界面2

(3)勾選“我接受此協(xié)議”，然后點(diǎn)擊“前進(jìn)”，得到如圖8-4所示的界面。圖8-4NAOsim的安裝界面3

(4)選擇默認(rèn)安裝路徑，點(diǎn)擊“前進(jìn)”后的界面如圖8-5所示。圖8-5NAOsim的安裝界面4

(5)點(diǎn)擊“前進(jìn)”，安裝開始，如圖8-6所示。圖8-6NAOsim的安裝界面5

(6)在安裝過程中，會跳出另一個(gè)安裝程序，需要安裝MicrosoftVisualC++2010x86Redistributable，如圖8-7所示。圖8-7NAOsim的安裝界面6

(7)勾選“我已閱讀并接受許可條款”，然后點(diǎn)擊“安裝”，界面如圖8-8所示。圖8-8NAOsim的安裝界面7

(8)等待安裝完成，如圖8-9、圖8-10所示。

(9)點(diǎn)擊“完成”，完成NAOsim的安裝。

圖8-9NAOsim的安裝界面8圖8-10NAOsim的安裝界面98.1.3NAOsim的激活

在沒有激活NAOsim的前提下，每次啟動(dòng)NAOsim時(shí)都有兩個(gè)選項(xiàng)，一個(gè)是立即激活，另一個(gè)是試用91天，如圖8-11所示。圖8-11激活NAOsim進(jìn)入NAOsim以后，在有網(wǎng)絡(luò)的情況下，激活步驟如下：

(1)啟動(dòng)NAOsim，點(diǎn)擊菜單欄上的“Help”→“Activation”。

(2)輸入產(chǎn)品序列號，序列號在購買NAO時(shí)附帶的DVD上。

(3)點(diǎn)擊“OK”。

在沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下，激活步驟如下：

(1)雙擊NAOsimActivator.exe,該執(zhí)行文件位于NAOsim的安裝目錄下，如果是默認(rèn)安裝路徑，那么該文件應(yīng)在C:\ProgramFiles\Aldebaran\NAOsim目錄下，如圖8-12所示。圖8-12NAOsim的安裝目錄

(2)點(diǎn)擊“CopyHostIDtoclipboard”(復(fù)制主ID到剪切板)。

(3)用另一臺連接網(wǎng)絡(luò)的電腦，按右上角的說明執(zhí)行。

8.1.4NAOsim初始環(huán)境設(shè)置

NAOsim初始環(huán)境設(shè)置步驟如下：

(1)啟動(dòng)NAOsim。

(2)創(chuàng)建虛擬環(huán)境。步驟為：

①在菜單欄上選擇“File(文件)”→“New(新的)”。

②選擇“SmallApartment(小型公寓)”。

③點(diǎn)擊“OK”。

(3)此步可不選擇。自定義環(huán)境設(shè)置，可以往里面增加一些物體。請看虛擬環(huán)境自定義設(shè)置。

(4)增加虛擬機(jī)器人。步驟為：

①在菜單欄上選擇“View(視圖)”→“Robots(機(jī)器人)”。

②選擇一個(gè)要模擬的機(jī)器人型號，直接用鼠標(biāo)右鍵將虛擬機(jī)器人拖動(dòng)到虛擬環(huán)境中，如圖8-13所示。圖8-13虛擬環(huán)境8.1.5用Choregraphe連接虛擬機(jī)器人

使用Choregraphe連接虛擬機(jī)器人的步驟如下：

(1)啟動(dòng)Choregraphe。

選擇Atto-PC.local，然后點(diǎn)擊“連接至”。圖8-14用Choregraphe連接機(jī)器人1

(3)連接上虛擬機(jī)器人以后，就可以像控制實(shí)際機(jī)器人那樣控制虛擬機(jī)器人，在機(jī)器人視圖中顯示的就是虛擬機(jī)器人在虛擬環(huán)境中所看見的景象，如圖8-15所示。圖8-15用Choregraphe連接機(jī)器人28.1.6用NAOsim測試一個(gè)追蹤紅球的行為

用NAOsim測試一個(gè)追蹤紅球行為的步驟如下：

(1)在Choregraphe中，創(chuàng)建一個(gè)追蹤紅球行為的流程圖。

圖8-16追蹤紅球1圖8-17追蹤紅球28.1.7自定義環(huán)境設(shè)置

在虛擬環(huán)境中增加一些物體，可以通過自定義環(huán)境設(shè)置來實(shí)現(xiàn)，步驟如下：

1．選擇物體

在NAOsim的菜單欄上選擇“View(視圖)”→“Objects(物體)”，如圖8-18所示。

選擇相應(yīng)的物體，使用鼠標(biāo)直接把所需物體拖動(dòng)到虛擬環(huán)境中。圖8-18Objects界面

2．編輯物體

①打開HierarchyView(層次視圖)和Properties(屬性)面板。

在菜單欄上選擇“View(視圖)”→“HierarchyView(層次視圖)”及“View(視圖)”→“Properties(屬性)”。

②在HierarchyView(層次視圖)面板中選擇一個(gè)物體，如圖8-19所示。

圖8-19HierarchyView界面圖8-203D場景坐標(biāo)⑤除了使用工具欄上的快捷按鈕以外，還可以通過設(shè)定物體的參數(shù)來確定物體在虛擬環(huán)境中的位置和物體尺寸，如圖8-21所示。圖8-21屬性設(shè)置

3．刪除物體

在HierarchyView(層次視圖)面板中，選擇要?jiǎng)h除的物體，點(diǎn)擊“Delete”鍵，即可刪除物體。8.1.8自定義NAOqi

在默認(rèn)情況下，NAOsim使用一個(gè)內(nèi)嵌的NAOqi來模擬機(jī)器人，C++的開發(fā)者也可以用NAOsim來測試自定義的NAOqi(有關(guān)C++開發(fā)的內(nèi)容，可以參考C++SDK，在參考文檔中可以找到，也可以在NAO官網(wǎng)上找到。)

(1)選擇“File(文件)”→“Preferences(參數(shù)選擇)”→“NAO”,選擇自定義NAOqi所在路徑，如圖8-22所示。

(2)確保bin/NAOqi-bin和NAO_simulation_hal等文件的存在。

(3)在NAOqi-sdk/etc/NAOqi/autoload.ini.中取消行dcm_hal備注。圖8-22參數(shù)選擇8.1.9在NAOsim的使用過程中可能出現(xiàn)的問題及解決辦法

在NAOsim的使用過程中可能出現(xiàn)的問題及解決方法如下：

(1)激活問題。輸入激活密鑰，如果出現(xiàn)“Badreturndatafromwebserver”或者是“1103error”這樣的錯(cuò)誤提示，可嘗試以下方法完成激活：

①確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)已連接。

②檢查輸入的密鑰格式正確：1111-1111-1111-1111-1111。

③如果用戶裝了

Vmwareplayer4.0，將其卸載，重新輸入密鑰。

④如果以上辦法都行不通，請嘗試手工激活。圖8-23NAOSim界面出現(xiàn)這種情況可能是因?yàn)橛脩暨^分地放大(或縮小)，按下述步驟可以找回物體：

①打開HierarchyView(層次視圖)。選擇“View(視圖)”→“HierarchyView(層次視圖)”。

②選擇其中一個(gè)條目。

③按F鍵，此時(shí)視角將自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到所選條目的位置。

(6)出現(xiàn)警告。當(dāng)連接Choregraphe和NAOsim時(shí)，如果出現(xiàn)這樣的警告：“NAOqi’sversionseemstodifferfromtheChoregrapheyouareusing”?？梢园聪率霾僮鞑襟E解決這一

問題：

①在NAOsim中選擇“File(文件)”→“Preferences(參數(shù)選擇)”→“NAO”，選擇一條新路徑。

②確保bin/NAOqi-bin和NAO_simulation_hal等文件的存在。

③在NAOqi-sdk/etc/NAOqi/autoload.ini.中取消行dcm_hal備注。

④重新運(yùn)行NAOsim，即先點(diǎn)擊停止，再點(diǎn)擊開始。

⑤重置Choregraphe的連接。 8.2Monitor

8.2.1Monitor簡介

Monitor能夠反饋給用戶一些關(guān)于機(jī)器人的最基本的反饋信息，同時(shí)它也是設(shè)置NAO機(jī)器人攝像頭的一個(gè)快捷途徑。Monitor通過WiFi可以和NAO機(jī)器人建立連接，它的模塊化結(jié)構(gòu)允許將插件加載到用戶所選擇的機(jī)器人上，用戶可以同時(shí)連接多個(gè)NAO機(jī)器人。

在Monitor中有三個(gè)可用的插件：攝像頭查看器(CameraViewer)、激光監(jiān)視器(LaserMonitor)和內(nèi)存查看器(MemoryViewer)。8.2.2安裝Monitor

Monitor會隨同Choregraphe一起安裝。安裝過程可以參見7.3節(jié)。

8.2.3啟動(dòng)插件

啟動(dòng)插件的步驟如下：

(1)雙擊Monitor執(zhí)行文件，通常在安裝完Choregraphe以后，可以在桌面上找到，如果沒有，可以到安裝文件夾中找到monitor.bat，默認(rèn)路徑是C:\ProgramFiles\Aldebaran\

Choregraphe。雙擊后跳出的界面如圖8-24所示。圖8-24Monitor安裝界面

(2)點(diǎn)擊菜單欄中的“LoadPlugin”，在下拉菜單的選項(xiàng)中選擇所需插件。點(diǎn)擊相應(yīng)插件后，會出現(xiàn)NAO的連接圖標(biāo)，如圖8-25所示。

(3)選擇用戶想要加載插件的NAO機(jī)器人的圖標(biāo)。

(4)點(diǎn)擊“Connectto”。圖8-25MAO的連接圖8.2.4插件介紹

1．?dāng)z像頭查看器(CameraViewer)

通過攝像頭查看器插件，用戶可以做到以下四件事情：第一，配置機(jī)器人的攝像頭；第二，顯示攝像頭所攝取的畫面；第三，拍照，即截取某一幀的畫面；第四，錄像。

加載成功后，操作界面如圖8-26所示。圖8-26攝像頭查看器的操作界面圖8-26中A、B、C、D所標(biāo)區(qū)域各選項(xiàng)介紹如下：

A．查看器設(shè)置(VideoSettings)：這里的設(shè)置僅對顯示攝像頭所攝取的畫面有效，而對錄像功能沒有作用。無論如何設(shè)置，視頻都將以320×240分辨率和每秒15幀的速度記錄，最后保存為MJPG格式。

幀速率(framerateupto)：設(shè)置播放的最大幀速率。需要注意的是，高的幀速率有時(shí)候不一定能夠達(dá)到，這取決于機(jī)器人的CPU和機(jī)器人所在局域網(wǎng)的網(wǎng)速，為了達(dá)到高的幀速率，可以關(guān)閉機(jī)器人上一些占用CPU的程序，用有線連接傳輸代替無線傳輸。

分辨率(resolution)：有四種分辨率，分別是160×120、320×240、640×480和1280×960。

黑白圖(blackandwhite)：攝像頭攝取的畫面以黑白形式顯示。

標(biāo)記探測(markdetection)：探測標(biāo)記物并在畫面中確定標(biāo)記物的位置。

視覺識別(visionrecognition)：探測已經(jīng)學(xué)習(xí)的物體并在畫面中確定其位置。

B．?dāng)z像頭設(shè)置(CameraSettings)：下述的所有設(shè)置對錄像和所有用到攝像的模塊都有效。

選擇下置攝像頭(Selectbottomcamera)：它是NAO機(jī)器人頭部上下兩個(gè)攝像頭的轉(zhuǎn)換開關(guān)，如果勾選了這個(gè)選項(xiàng)，攝像頭將切換至下置攝像頭。

曝光(Exposure)：如果勾選自動(dòng)曝光(Autoexposition)選項(xiàng)，則將自動(dòng)設(shè)置曝光時(shí)間；當(dāng)不選擇時(shí)，通過曝光滑動(dòng)條來手動(dòng)設(shè)置曝光時(shí)間。一個(gè)較長的曝光時(shí)間會減小幀速率，但會得到一個(gè)明亮且較少噪聲的圖像。

增益(Gain)：如果勾選自動(dòng)增益(Autogain)選項(xiàng)(操作界面中有此項(xiàng)，只是圖8-26中未顯示)，則將自動(dòng)設(shè)置增益值；當(dāng)不選擇這個(gè)選項(xiàng)時(shí)，可通過增益滑動(dòng)條(Gainslide)來手動(dòng)設(shè)置增益值。增益值設(shè)置得越大，獲得的圖像越明亮，但是與此同時(shí)，可能會增加圖像的噪聲。

曝光校正(Exposurecorrection)：在曝光和增益之后，可以附加曝光校正操作。

白平衡(Whitebalance)：如果勾選自動(dòng)白平衡(Autobalance)選項(xiàng)，則會自動(dòng)設(shè)置白平衡；當(dāng)不選擇該選項(xiàng)時(shí)，通過紅藍(lán)色度滑動(dòng)條(Bule/Redchroma)可以手動(dòng)設(shè)置顏色的比例。

還可設(shè)置亮度/對比度/飽和度/色度(Brightness/Contrast/Saturation/Hue)和垂直/水平翻轉(zhuǎn)(Vertical/HorizontalFlip)。圖8-27視頻記錄欄

2．內(nèi)存查看器(MemoryViewer)

通過該插件可以查看在ALMemory模塊中的有關(guān)數(shù)據(jù)，數(shù)值型數(shù)據(jù)的變化可以用曲線繪制出來，檢查這些內(nèi)部數(shù)據(jù)對判斷機(jī)器人的行為非常有幫助，如圖8-28所示。圖8-28通過MemoryViewer插件查看ALMemory模塊中的數(shù)據(jù)在ALMemory模塊里，有許多數(shù)據(jù)鍵(datakeys)，這就是為什么選擇觀察一個(gè)限制的鍵集合，并保存為XML配置文件，而不是收集所有這些數(shù)值，因?yàn)楸４娉蒟ML配置文件的方法更快更方便些。

成功加載內(nèi)存查看器插件后，跳出的第一個(gè)界面如圖8-29所示。圖8-29內(nèi)存查看器配置窗口圖8-29中各選項(xiàng)的說明如下：

新的配置文件(Newconfigurationfile)：選擇一個(gè)新的鍵集合來追蹤。

打開一個(gè)配置文件(Openconfigurationfile)：打開一個(gè)之前保存在電腦里的配置文件。

不使用配置文件(Donotuseconfigfile)：選擇所有的數(shù)據(jù)鍵，并手動(dòng)篩選。

在用戶選擇選項(xiàng)后，插件會加載它的主界面，如圖8-30所示。圖8-30內(nèi)存查看器主界面下面對圖8-30中的選項(xiàng)作詳細(xì)介紹。

在主界面右邊顯示的曲線，就是數(shù)值型數(shù)據(jù)的變化曲線。主界面的左邊是數(shù)據(jù)鍵集合的列表。

Watch：是否追蹤該數(shù)據(jù)(勾選表示是，下同)。

Graph：是否繪制數(shù)據(jù)曲線，當(dāng)選擇是時(shí)，請確定已勾選Watch選項(xiàng)。

Type：數(shù)據(jù)類型，共五種數(shù)據(jù)，分別是bool、int、float、string和invalid。

Value：數(shù)據(jù)的值。

Color：曲線顏色。在數(shù)據(jù)鍵列表的下方，可以看見有WatchAll和GraphAll兩個(gè)選項(xiàng)，勾選這兩個(gè)選項(xiàng)，便是勾選所有的數(shù)據(jù)鍵的Watch和Graph選項(xiàng)。

SubscriptionMode：控制數(shù)據(jù)鍵數(shù)值的更新頻率。SubscriptionMode上方的藍(lán)色箭頭表示允許用戶手動(dòng)刷新列表的數(shù)值。

Save/Mergeconfig：左邊圖標(biāo)的功能是保存用戶在這個(gè)操作界面所做的所有變化；右邊圖標(biāo)的功能是導(dǎo)出配置文件，與當(dāng)前的配置文件合并。

Start/Stopgraph：開始或停止繪制曲線。

Speedinpixel/second：曲線滾動(dòng)的速度。

Autoscale：勾選該選項(xiàng)，所繪制的曲線圖會與真實(shí)的最大值和最小值適配。如果不選擇這個(gè)選項(xiàng)，那么可以在后面設(shè)置一個(gè)最大值和最小值，在Min設(shè)置最小值，在Max設(shè)置最大值。

3．激光監(jiān)視器(LaserMonitor)

這個(gè)插件只適用于擁有激光頭的用戶。這個(gè)插件的功能是將激光測距儀檢測到的數(shù)值用一個(gè)圖形界面來展示。把激光監(jiān)視器插件加載到NAO機(jī)器人上以后，就會出現(xiàn)如圖8-31所示的界面。圖8-31激光監(jiān)視器界面激光頭所測得的距離在配光曲線圖上顯示成一個(gè)個(gè)叉點(diǎn)，并傍有一個(gè)正確的角度比和偏移值。界面底部的滑動(dòng)條，可以放大配光曲線圖，以過濾掉一些點(diǎn)，但這不會對激光頭的測量精度有影響。

8.3NAOFlasher

NAOFlasher是用來更新NAO機(jī)器人系統(tǒng)的工具，可以在NAO的官網(wǎng)上下載或是在附帶安裝DVD中找到，共有五種版本，分別是：

(1)?NAO-flasher-x.x-win32-vs2008.zip；

(2)?NAO-flasher-x.x-linux32.tar.gz；

(3)?NAO-flasher-x.x-linux64.tar.gz；

(4)?NAO-flasher-x.x-mac32.tar.gz；

(5)?NAO-flasher-x.x-mac64.tar.gz。

NAOFlasher經(jīng)過測試可以在Linux、MacOSX和Win7中使用(沒有在WindowVista上測試過，但應(yīng)該可以使用)。目前版本的NAOFlaser不能在WindowsXP中使用。8.3.1用NAOFlasher更新NAOV4

用NAOFlasher更新NAOV4的步驟如下：

(1)前期準(zhǔn)備工作：需要一個(gè)大小至少為512?M的U盤，確定里面沒有其他的系統(tǒng)文件；需要NAO系統(tǒng)的鏡像文件，NAOV4的鏡像文件是openNAO-atom-system-image-

1.12.[x].opn，NAOV3.X的鏡像文件是openNAO-geode-system-image-1.12[x].gz。

(2)用NAOFlasher制作NAO系統(tǒng)的啟動(dòng)盤。

(3)使用啟動(dòng)盤更新NAO的系統(tǒng)。8.3.2用NAOFlasher制作NAO系統(tǒng)的啟動(dòng)盤

用NAOFlasher制作NAO系統(tǒng)的啟動(dòng)盤的步驟如下：

(1)把U盤插到電腦上，如果U盤里面有系統(tǒng)文件，應(yīng)該刪除，最好是把U盤內(nèi)的文件備份后將U盤格式化。

(2)啟動(dòng)NAOFlasher后的界面如圖8-32所示。圖8-32NAOFlasher的啟動(dòng)界面

(3)點(diǎn)擊“Browse(瀏覽)”，找到事前準(zhǔn)備的NAO系統(tǒng)鏡像文件，如圖8-33所示。圖8-33添加鏡像文件

(4)在“Chooseyourusbstick(選擇用戶的usb)”欄選擇剛才插入電腦的U盤，如果在下拉列表中找不到U盤，則點(diǎn)擊“Refresh(刷新)”，如圖8-34所示。圖8-34選擇U盤

(5)勾選“Factoryreset”，安裝NAO系統(tǒng)將在一個(gè)拯救模式(rescuemode)下進(jìn)行，NAO機(jī)器人和U盤中的所有數(shù)據(jù)將被刪除。如果不勾選Factoryreset，便是普通更新，如圖8-35所示。圖8-35勾選“Factoryreset”

(6)點(diǎn)擊“Write”，如圖8-36所示圖8-36開始制作啟動(dòng)盤

(7)可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤信息及相應(yīng)的解決方法：

“TheUSBstickcontainsafilesystem”：把U盤格式化。

“Youdon’thaveadministrationprivilege”：以管理員身份運(yùn)行NAOFlaser。

(8)成功把NAO系統(tǒng)文件寫入U(xiǎn)盤，如圖8-37所示。圖8-37啟動(dòng)盤制作完成8.3.3用制作好的啟動(dòng)盤重裝NAO系統(tǒng)

使用制作好的啟動(dòng)盤重裝NAO系統(tǒng)的步驟如下：

(1)確保整個(gè)重裝過程中NAO是接通電源的。

(2)先關(guān)閉NAO。

(3)把啟動(dòng)盤插入到位于NAO頭部的USB接口。

(4)按住NAO胸前的按鈕，直到胸前按鈕開始閃藍(lán)光。NAO系統(tǒng)的重裝會在系統(tǒng)引導(dǎo)的過程中完成，隨后便會啟動(dòng)新的系統(tǒng)。

NAOV3.X的系統(tǒng)更新與此類似，不同的是在制作啟動(dòng)盤時(shí)，使用的鏡像文件不同。