《机器人程序设计-仿人机器人竞技娱乐运动设计》课件第8章

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

8.1NAOsim

8.1.1NAOsim概述

NAOsim的功能是把一个虚拟机器人放入一个模拟真实环境的虚拟世界中。在把代码放入实际的NAO机器人中测试之前，可以在这样一个虚拟的环境中进行测试。虚拟世界中的物体可以任意修改和放置，Choregraphe和Monitor可以连接到放置在虚拟世界中的NAO机器人。

NAOsim的操作界面如图8-1所示。

图8-1NAOsim的操作界面8.1.2NAOsim的安装

从NAO官网(/)上下载最新的NAOsim。它在32位Win7下的安装过程如下：

(1)双击NAOsim-1.12.3-WIN32.exe，出现如图8-2所示的界面。图8-2NAOsim的安装界面1

(2)点击“前进”后的界面如图8-3所示。图8-3NAOsim的安装界面2

(3)勾选“我接受此协议”，然后点击“前进”，得到如图8-4所示的界面。图8-4NAOsim的安装界面3

(4)选择默认安装路径，点击“前进”后的界面如图8-5所示。图8-5NAOsim的安装界面4

(5)点击“前进”，安装开始，如图8-6所示。图8-6NAOsim的安装界面5

(6)在安装过程中，会跳出另一个安装程序，需要安装MicrosoftVisualC++2010x86Redistributable，如图8-7所示。图8-7NAOsim的安装界面6

(7)勾选“我已阅读并接受许可条款”，然后点击“安装”，界面如图8-8所示。图8-8NAOsim的安装界面7

(8)等待安装完成，如图8-9、图8-10所示。

(9)点击“完成”，完成NAOsim的安装。

图8-9NAOsim的安装界面8图8-10NAOsim的安装界面98.1.3NAOsim的激活

在没有激活NAOsim的前提下，每次启动NAOsim时都有两个选项，一个是立即激活，另一个是试用91天，如图8-11所示。图8-11激活NAOsim进入NAOsim以后，在有网络的情况下，激活步骤如下：

(1)启动NAOsim，点击菜单栏上的“Help”→“Activation”。

(2)输入产品序列号，序列号在购买NAO时附带的DVD上。

(3)点击“OK”。

在没有网络的情况下，激活步骤如下：

(1)双击NAOsimActivator.exe,该执行文件位于NAOsim的安装目录下，如果是默认安装路径，那么该文件应在C:\ProgramFiles\Aldebaran\NAOsim目录下，如图8-12所示。图8-12NAOsim的安装目录

(2)点击“CopyHostIDtoclipboard”(复制主ID到剪切板)。

(3)用另一台连接网络的电脑，按右上角的说明执行。

8.1.4NAOsim初始环境设置

NAOsim初始环境设置步骤如下：

(1)启动NAOsim。

(2)创建虚拟环境。步骤为：

①在菜单栏上选择“File(文件)”→“New(新的)”。

②选择“SmallApartment(小型公寓)”。

③点击“OK”。

(3)此步可不选择。自定义环境设置，可以往里面增加一些物体。请看虚拟环境自定义设置。

(4)增加虚拟机器人。步骤为：

①在菜单栏上选择“View(视图)”→“Robots(机器人)”。

②选择一个要模拟的机器人型号，直接用鼠标右键将虚拟机器人拖动到虚拟环境中，如图8-13所示。图8-13虚拟环境8.1.5用Choregraphe连接虚拟机器人

使用Choregraphe连接虚拟机器人的步骤如下：

(1)启动Choregraphe。

选择Atto-PC.local，然后点击“连接至”。图8-14用Choregraphe连接机器人1

(3)连接上虚拟机器人以后，就可以像控制实际机器人那样控制虚拟机器人，在机器人视图中显示的就是虚拟机器人在虚拟环境中所看见的景象，如图8-15所示。图8-15用Choregraphe连接机器人28.1.6用NAOsim测试一个追踪红球的行为

用NAOsim测试一个追踪红球行为的步骤如下：

(1)在Choregraphe中，创建一个追踪红球行为的流程图。

图8-16追踪红球1图8-17追踪红球28.1.7自定义环境设置

在虚拟环境中增加一些物体，可以通过自定义环境设置来实现，步骤如下：

1．选择物体

在NAOsim的菜单栏上选择“View(视图)”→“Objects(物体)”，如图8-18所示。

选择相应的物体，使用鼠标直接把所需物体拖动到虚拟环境中。图8-18Objects界面

2．编辑物体

①打开HierarchyView(层次视图)和Properties(属性)面板。

在菜单栏上选择“View(视图)”→“HierarchyView(层次视图)”及“View(视图)”→“Properties(属性)”。

②在HierarchyView(层次视图)面板中选择一个物体，如图8-19所示。

图8-19HierarchyView界面图8-203D场景坐标⑤除了使用工具栏上的快捷按钮以外，还可以通过设定物体的参数来确定物体在虚拟环境中的位置和物体尺寸，如图8-21所示。图8-21属性设置

3．删除物体

在HierarchyView(层次视图)面板中，选择要删除的物体，点击“Delete”键，即可删除物体。8.1.8自定义NAOqi

在默认情况下，NAOsim使用一个内嵌的NAOqi来模拟机器人，C++的开发者也可以用NAOsim来测试自定义的NAOqi(有关C++开发的内容，可以参考C++SDK，在参考文档中可以找到，也可以在NAO官网上找到。)

(1)选择“File(文件)”→“Preferences(参数选择)”→“NAO”,选择自定义NAOqi所在路径，如图8-22所示。

(2)确保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备注。图8-22参数选择8.1.9在NAOsim的使用过程中可能出现的问题及解决办法

在NAOsim的使用过程中可能出现的问题及解决方法如下：

(1)激活问题。输入激活密钥，如果出现“Badreturndatafromwebserver”或者是“1103error”这样的错误提示，可尝试以下方法完成激活：

①确认网络已连接。

②检查输入的密钥格式正确：1111-1111-1111-1111-1111。

③如果用户装了

Vmwareplayer4.0，将其卸载，重新输入密钥。

④如果以上办法都行不通，请尝试手工激活。图8-23NAOSim界面出现这种情况可能是因为用户过分地放大(或缩小)，按下述步骤可以找回物体：

①打开HierarchyView(层次视图)。选择“View(视图)”→“HierarchyView(层次视图)”。

②选择其中一个条目。

③按F键，此时视角将自动跳转到所选条目的位置。

(6)出现警告。当连接Choregraphe和NAOsim时，如果出现这样的警告：“NAOqi’sversionseemstodifferfromtheChoregrapheyouareusing”。可以按下述操作步骤解决这一

问题：

①在NAOsim中选择“File(文件)”→“Preferences(参数选择)”→“NAO”，选择一条新路径。

②确保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备注。

④重新运行NAOsim，即先点击停止，再点击开始。

⑤重置Choregraphe的连接。 8.2Monitor

8.2.1Monitor简介

Monitor能够反馈给用户一些关于机器人的最基本的反馈信息，同时它也是设置NAO机器人摄像头的一个快捷途径。Monitor通过WiFi可以和NAO机器人建立连接，它的模块化结构允许将插件加载到用户所选择的机器人上，用户可以同时连接多个NAO机器人。

在Monitor中有三个可用的插件：摄像头查看器(CameraViewer)、激光监视器(LaserMonitor)和内存查看器(MemoryViewer)。8.2.2安装Monitor

Monitor会随同Choregraphe一起安装。安装过程可以参见7.3节。

8.2.3启动插件

启动插件的步骤如下：

(1)双击Monitor执行文件，通常在安装完Choregraphe以后，可以在桌面上找到，如果没有，可以到安装文件夹中找到monitor.bat，默认路径是C:\ProgramFiles\Aldebaran\

Choregraphe。双击后跳出的界面如图8-24所示。图8-24Monitor安装界面

(2)点击菜单栏中的“LoadPlugin”，在下拉菜单的选项中选择所需插件。点击相应插件后，会出现NAO的连接图标，如图8-25所示。

(3)选择用户想要加载插件的NAO机器人的图标。

(4)点击“Connectto”。图8-25MAO的连接图8.2.4插件介绍

1．摄像头查看器(CameraViewer)

通过摄像头查看器插件，用户可以做到以下四件事情：第一，配置机器人的摄像头；第二，显示摄像头所摄取的画面；第三，拍照，即截取某一帧的画面；第四，录像。

加载成功后，操作界面如图8-26所示。图8-26摄像头查看器的操作界面图8-26中A、B、C、D所标区域各选项介绍如下：

A．查看器设置(VideoSettings)：这里的设置仅对显示摄像头所摄取的画面有效，而对录像功能没有作用。无论如何设置，视频都将以320×240分辨率和每秒15帧的速度记录，最后保存为MJPG格式。

帧速率(framerateupto)：设置播放的最大帧速率。需要注意的是，高的帧速率有时候不一定能够达到，这取决于机器人的CPU和机器人所在局域网的网速，为了达到高的帧速率，可以关闭机器人上一些占用CPU的程序，用有线连接传输代替无线传输。

分辨率(resolution)：有四种分辨率，分别是160×120、320×240、640×480和1280×960。

黑白图(blackandwhite)：摄像头摄取的画面以黑白形式显示。

标记探测(markdetection)：探测标记物并在画面中确定标记物的位置。

视觉识别(visionrecognition)：探测已经学习的物体并在画面中确定其位置。

B．摄像头设置(CameraSettings)：下述的所有设置对录像和所有用到摄像的模块都有效。

选择下置摄像头(Selectbottomcamera)：它是NAO机器人头部上下两个摄像头的转换开关，如果勾选了这个选项，摄像头将切换至下置摄像头。

曝光(Exposure)：如果勾选自动曝光(Autoexposition)选项，则将自动设置曝光时间；当不选择时，通过曝光滑动条来手动设置曝光时间。一个较长的曝光时间会减小帧速率，但会得到一个明亮且较少噪声的图像。

增益(Gain)：如果勾选自动增益(Autogain)选项(操作界面中有此项，只是图8-26中未显示)，则将自动设置增益值；当不选择这个选项时，可通过增益滑动条(Gainslide)来手动设置增益值。增益值设置得越大，获得的图像越明亮，但是与此同时，可能会增加图像的噪声。

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)：如果勾选自动白平衡(Autobalance)选项，则会自动设置白平衡；当不选择该选项时，通过红蓝色度滑动条(Bule/Redchroma)可以手动设置颜色的比例。

还可设置亮度/对比度/饱和度/色度(Brightness/Contrast/Saturation/Hue)和垂直/水平翻转(Vertical/HorizontalFlip)。图8-27视频记录栏

2．内存查看器(MemoryViewer)

通过该插件可以查看在ALMemory模块中的有关数据，数值型数据的变化可以用曲线绘制出来，检查这些内部数据对判断机器人的行为非常有帮助，如图8-28所示。图8-28通过MemoryViewer插件查看ALMemory模块中的数据在ALMemory模块里，有许多数据键(datakeys)，这就是为什么选择观察一个限制的键集合，并保存为XML配置文件，而不是收集所有这些数值，因为保存成XML配置文件的方法更快更方便些。

成功加载内存查看器插件后，跳出的第一个界面如图8-29所示。图8-29内存查看器配置窗口图8-29中各选项的说明如下：

新的配置文件(Newconfigurationfile)：选择一个新的键集合来追踪。

打开一个配置文件(Openconfigurationfile)：打开一个之前保存在电脑里的配置文件。

不使用配置文件(Donotuseconfigfile)：选择所有的数据键，并手动筛选。

在用户选择选项后，插件会加载它的主界面，如图8-30所示。图8-30内存查看器主界面下面对图8-30中的选项作详细介绍。

在主界面右边显示的曲线，就是数值型数据的变化曲线。主界面的左边是数据键集合的列表。

Watch：是否追踪该数据(勾选表示是，下同)。

Graph：是否绘制数据曲线，当选择是时，请确定已勾选Watch选项。

Type：数据类型，共五种数据，分别是bool、int、float、string和invalid。

Value：数据的值。

Color：曲线颜色。在数据键列表的下方，可以看见有WatchAll和GraphAll两个选项，勾选这两个选项，便是勾选所有的数据键的Watch和Graph选项。

SubscriptionMode：控制数据键数值的更新频率。SubscriptionMode上方的蓝色箭头表示允许用户手动刷新列表的数值。

Save/Mergeconfig：左边图标的功能是保存用户在这个操作界面所做的所有变化；右边图标的功能是导出配置文件，与当前的配置文件合并。

Start/Stopgraph：开始或停止绘制曲线。

Speedinpixel/second：曲线滚动的速度。

Autoscale：勾选该选项，所绘制的曲线图会与真实的最大值和最小值适配。如果不选择这个选项，那么可以在后面设置一个最大值和最小值，在Min设置最小值，在Max设置最大值。

3．激光监视器(LaserMonitor)

这个插件只适用于拥有激光头的用户。这个插件的功能是将激光测距仪检测到的数值用一个图形界面来展示。把激光监视器插件加载到NAO机器人上以后，就会出现如图8-31所示的界面。图8-31激光监视器界面激光头所测得的距离在配光曲线图上显示成一个个叉点，并傍有一个正确的角度比和偏移值。界面底部的滑动条，可以放大配光曲线图，以过滤掉一些点，但这不会对激光头的测量精度有影响。

8.3NAOFlasher

NAOFlasher是用来更新NAO机器人系统的工具，可以在NAO的官网上下载或是在附带安装DVD中找到，共有五种版本，分别是：

(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经过测试可以在Linux、MacOSX和Win7中使用(没有在WindowVista上测试过，但应该可以使用)。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的步骤如下：

(1)前期准备工作：需要一个大小至少为512 M的U盘，确定里面没有其他的系统文件；需要NAO系统的镜像文件，NAOV4的镜像文件是openNAO-atom-system-image-

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

(2)用NAOFlasher制作NAO系统的启动盘。

(3)使用启动盘更新NAO的系统。8.3.2用NAOFlasher制作NAO系统的启动盘

用NAOFlasher制作NAO系统的启动盘的步骤如下：

(1)把U盘插到电脑上，如果U盘里面有系统文件，应该删除，最好是把U盘内的文件备份后将U盘格式化。

(2)启动NAOFlasher后的界面如图8-32所示。图8-32NAOFlasher的启动界面

(3)点击“Browse(浏览)”，找到事前准备的NAO系统镜像文件，如图8-33所示。图8-33添加镜像文件

(4)在“Chooseyourusbstick(选择用户的usb)”栏选择刚才插入电脑的U盘，如果在下拉列表中找不到U盘，则点击“Refresh(刷新)”，如图8-34所示。图8-34选择U盘

(5)勾选“Factoryreset”，安装NAO系统将在一个拯救模式(rescuemode)下进行，NAO机器人和U盘中的所有数据将被删除。如果不勾选Factoryreset，便是普通更新，如图8-35所示。图8-35勾选“Factoryreset”

(6)点击“Write”，如图8-36所示图8-36开始制作启动盘

(7)可能出现的错误信息及相应的解决方法：

“TheUSBstickcontainsafilesystem”：把U盘格式化。

“Youdon’thaveadministrationprivilege”：以管理员身份运行NAOFlaser。

(8)成功把NAO系统文件写入U盘，如图8-37所示。图8-37启动盘制作完成8.3.3用制作好的启动盘重装NAO系统

使用制作好的启动盘重装NAO系统的步骤如下：

(1)确保整个重装过程中NAO是接通电源的。

(2)先关闭NAO。

(3)把启动盘插入到位于NAO头部的USB接口。

(4)按住NAO胸前的按钮，直到胸前按钮开始闪蓝光。NAO系统的重装会在系统引导的过程中完成，随后便会启动新的系统。

NAOV3.X的系统更新与此类似，不同的是在制作启动盘时，使用的镜像文件不同。