معرفی ربات های نائو کوچولوی دوست داشتنی

جذاب ترین ربات های مسابقات رباتیک بدون شک ربات های نائو هستند؛ ربات هایی که اصطلاحا به آنها Humanoid یا انسان نما می گویند.

چه از قبل با مسابقات رباتیک آشنا بوده اید و چه تازه آشنا شده اید، ربات های نائو برایتان جذابیت خاصی دارند زیرا قابلیت ها و توانایی هایی نزدیک به حرکات انسان دارند. نائو در واقع یک ربات سایز متوسط و شبیه ساختار بدنی انسان است که توسط شرکت فرانسوی Aldebaran Robotics توسعه می یابد. پروژه نائو در سال 2004 آغاز شد و پیشرفت آن به قدری بود که در آگوست 2007 به طور رسمی برای مسابقات لیگ پلتفرم استاندارد فوتبال ربات ها، جایگزین ربات های بسیار معروف Aibo شرکت Sony شدند؛ همان ربات های سگی دوست داشتنی. یکی از دلایل مهم این تغییر ربات استاندارد این بود که نائو از نظر فیزیکی شبیه انسان بود ولی Aibo ربات های سگی بودند. نائو در مسابقات بین المللی 2008 و 2009 مورد استفاده قرار گرفت و سرانجام نائوV3R در مسابقات جهانی 2010 به عنوان ربات پیش لیگ پلتفرم استاندارد معرفی شد.

جالب است بدانید یک نسخه از نائو وجود دارد که صرفا برای مراکز آموزشی و تحقیقاتی آماده شده است تا در این مراکز مورد استفاده قرار بگیرند، این مدل در 2011 به صورت عمومی قابل دسترس شد. به عنوان نمونه دانشگاه توکیو مدتی قبل از آن و در اکتبر 2010 از شرکت آلدباران 30 دستگاه ربات نائو برای آزمایشگاه ناکامورا خریداری کرد. آن ها این ربات ها را با این هدف خریداری کردند تا بتوانند با توسعه شان از آنها به عنوان دستیار در آزمایشگاه های خود استفاده کنند. 

در تابستان 2010 طی مراسمی که در نمایشگاه شانگ های چین برگزار شد، این ربات ها در سرخط اخبار قرار گرفتند. توسعه دهندگان آنها با ایجاد نمایش هماهنگی از حرکات موزون قدرت و توانایی های این ربات ها را به رخ همگان کشیدند. مدتی بعد و در دسامبر همان سال این ربات یک کمدی ایستاده اجرا کرد و تماشاچیان را با حرکات و جوک هایی که تعریف می کرد می خنداند.
نسخه های متعدددر فاصله بین سال های 2005 تا 2007 شش نسخه آزمایشی از ربات نائو طراحی شد و کار طراحی آخرین آنها که نام رمز آن AL-05.b بود در دسامبر 2007 به اتمام رسید. اما در مارس 2008 اولین نسخه نهایی این ربات معرفی شد و نسخه مخصوص مسابقات ربوکاپ در مسابقات همان سال مورد استفاده قرار گرفت. اواخر آن سال نسخه مخصوص کارهای تحقیقاتی نیز برای دانشگاه ها و دیگر مراکز تحقیقاتی و پژوهشی معرفی و در دسترس آنها قرار گرفت. در ماه مه 2011 شرکت آلدباران اعلام کرد قصد دارد کیت توسعه نرم افزاری بخش کنترلی ربات نائو را به صورت متن باز (Open Source) منتشر کند. بدین ترتیب این پروژه هم وارد دنیای متن باز شد.

تمام این اتفاقات در رشد و شکوفایی شرکت آلدباران و ربات شان تاثیر بسیاری داشت اما سکوی پرش آنها سرمایه 13 میلیون دلاری شرکت اینتل بود. شرکت اینتل در ژوئن 2011 به طور رسمی این سرمایه خطرپذیر را در اختیار این شرکت کوچک قرار داد. سرمایه خطرپذیر سرمایه ای است که به همراه کمک های مدیریتی، در اختیار شرکت های جوان، کوچک، به سرعت در حال رشد و دارای آتیه اقتصادی قرار می گیرد. از آن جهت این سرمایه گذاری پرخطر و با ریسک محسوب می شود که ممکن است فعالیت آن شرکت کوچک با شکست روبه رو شود. در هر صورت اینتل این ریسک را پذیرفت و یکی از پرآتیه ترین سرمایه گذاری ها را انجام داد.

جدید ترین نسخه ارائه شده از این ربات که نائو Next Gen نام دارد در اواخر 2011 معرفی شد. این نسخه چه از نظر سخت افزاری و چه از نظر نرم افزاری ارتقا پیدا کرده است. در ادامه درباره ویژگی های این ربات صحبت خواهیم کرد 

 

طراحیروبـــات های نائو در سـه نـــــوع مــتفاوت از درجـــه آزادی یــا هــمان Degree Of Freedom ارائه می شوند. این سه درجه عبارت است از 14، 21 و 25 درجه. در مسابقات ربوکاپ از پلتفرم 21 درجه ای استفاده می شود. تمامی نسخه های مخصوص کارهای تحقیقاتی دارای بخش محاسباتی و اندازه گیری هستند. این بخش اندازه گیری شامل شتاب سنج، ژیرومتر و چهار حسگر فراصوت می شود. نسخه پایه دار این ربات علاوه بر این موارد شامل هشت حسگر مقاومت فشار و دو ضربه گیر است.

این ربات ها با قابلیت های قدرتمند چندرسانه ای مهم و جالبی همراه هستند. هر ربات چند میکروفن دارد که قابلیت تشخیص صدا و مکان یابی صدا را دارد. دو اسپیکر قدرتمند برای آن در نظر گرفته شده است تا قابلیت متن به گفتار ربات را فراهم کند. دو دوربین وضوح بالا HD قابلیت تشخیص چهره و اشیا را برای این ربات ممکن می سازد.

بسته این ربات به همراه تمامی نرم افزارهای مورد نیاز ارائه می شود. این نرم افزارها شامل یک برنامه گرافیکی برنامه نویسی به نام Choregraphe، نرم افزار شبیه ساز و کیت توسعه نرم افزار SDK می شوند.

نائو در چهار مدل مختلف وجود دارد که بر اساس نیاز، افراد می توانند یکی از آنها را انتخاب کنند. نسخه T2 آن شامل سر و تنه این ربات است. بیشتر برای افرادی مناسب است که با قابلیت های حرکتی ربات کاری ندارند. نسخه T14 این ربات شامل نیم تنه بالای ربات است. در واقع این مدل پا ندارد. مدل H21 مدل استاندارد مسابقات است و مهم ترین قابلیت ها را داراست اما کامل ترین مدل نائو مدل H25 است که هر چه فکرش را بکنید در داخل آن قرار دارد. 

نسخه جدید

از نظر ارتفاع این ربات ها 58 سانتی متر قد دارند که همین موضوع آنها را خیلی دوست داشتنی می کند و شبیه بچه انسان هستند. وزنی در حدود 4.3 کیلوگرم دارند و به راحتی قابل حمل هستند. پردازنده اصلی این ربات در داخل سرش قرار گرفته و مدل آن Intel Atom و دارای سرعت 1.6 گیگاهرتز است. البته یک پردازنده دیگر در داخل بدنه آن قرار دارد که کارهای دیگری انجام می دهد. این ربات بر اساس هسته پلتفرم لینوکس شکل گرفته و یک توزیع مبتنی بر Gentoo را اجرا می کند. باتری که برای نائو در نظر گرفته شده است یک باتری 27,6 وات ساعت است که بنا بر کاری که انجام می دهد، مدت دشارژ آن متفاوت است اما برای نمونه اگر این ربات با سرعت ثابت راه برود این باتری تا 90 دقیقه شارژ خواهد داشت.

دو دوربین وضوح بالا HD برای نائو در نظر گرفته شده است که هر دو در قسمت جلوی سر او قرار دارند. این دوربین ها 1.2 مگاپیکسلی و دارای رزولوشن 1288×968 هستند و قابلیت تصویربرداری 30 فریم در ثانیه را دارند. ناگفته نماند که نائو قابلیت تشخیص چهره دارد. مثلا می توان برای او صورت صاحبش را تعریف کرد تا نسبت به او واکنش خاصی نشان دهد.

همان طور که اشاره کردیم پردازنده اصلی ربات Intel ATOM مدل z530 و دارای سرعت 1.6 گیگاهرتز است. یک گیگابایت حافظه RAM دارد، حافظه فلش مموری آن دو گیگابایت است و تا هشت گیگابایت حافظه MICRO SD را پشتیبانی می کند.

از نظر ارتباطی روی بدنه این ربات پورت شبکه اینترنت با پشتیبانی یک گیگابیت بر ثانیه قرار داده شده است. علاوه بر این کارت شبکه بی سیم با استاندارد 802.11b,g نیز وجود دارد که اپراتور از هر دو راه می تواند با ربات ارتباط داده ای برقرار کند.

چهار میکروفنی که در داخل سر ربات قرار دارد بازه 20 هرتز تا 20 کیلوهرتز را پشتیبانی می کند و امکان این را فراهم می کند که ربات موقعیت تولید صدا را تشخیص دهد و نسبت به آن واکنش نشان دهد. مثلا به طرف محل صدای کسی که او را صدا کرده است، حرکت کند. نائو در حال حاضر قادر است صدای هشت زبان مختلف را تشخیص دهد و آن را آنالیز کند. علاوه بر این به 9 زبان صحبت می کند که از طریق دو بلندگوی قدرتمندی که در اطراف سر او قرار دارد، پخش می شود. چراغ های LED رنگی که در این ربات تعبیه شده اند زیبایی خاصی به او می دهند و بر اساس وضعیت های مختلف رنگ آنها تغییر می کند.

9 سنسور لمسی و هشت سنسور فشار در ربات نائو قرار گرفته که ویژگی های جالبی ایجاد می کند. در نسخه جدید نائو سرعت حرکت بیشتری نسبت به نسخه قبل پیدا کرده است. همچنین توسعه دهندگان حرکات راه رفتن نائو را بهبود داده اند تا علاوه بر افزایش طول عمر باتری، راه رفتن آن بیشتر شبیه انسان شود.

نویسنده: مهرداد خدامی
منبع: هفته نامه عصر ارتباطات ویژه نامه روبوکاپ آزاد ایران 2012