Nao İnsansı Robot Platformu V5

Nao, programlanabilir, orta ölçekli bir insansı robottur. Nao projesi 2004 yılında başlatılmış ve 2007 yılında ilk sürümü yapıldıktan sonra 2011(Next Gen) ve 2014(Evolution) platform üzerinde 'upgrade'e gidilmiş ve günümüzde en gelişmiş sürüm olan NAO V.5 oluşturulmuştur. 

Bu üstün robot liselerde, üniversite laboratuvarlarında hatta hastane ve banka gibi kurumlarda dahi kullanılmak üzere robot geliştiricilerine sunulmuştur. Dünyada da oldukça popüler olan NAO 70 farklı ülkede 7000 adetten fazla satılmıştır. Örneğin Ekim 2010'da Tokyo Üniversitesi, kendi  "Nakamura Lab"ında asistan olarak geliştirilmek umuduyla 30 adet NAO satın almıştır. İngiltere'de bir çok okulda kullanılan NAO, özellikle ototistik çocukların eğitiminde çocuksu ifade ve davranışlarıyla insan davranışlarını ilişkilendirmede normal insanlara göre daha öğretici olduğundan tercih edilmektedir. Yine 2015 yılında  French Institute of Health and Medical Research tarafından yürütülen bir çalışmada yaşlı insanlara yardımcı olabilmek adına robotik "otobiyografik hafıza" testini NAO ile gerçekleştirmiştir.

İnsansı robotlarda en kompleks davranışlardan biri insan tepkilerini ölçüp buna uygun davranış geliştirebilmektir. Bu tarz davranışlar NAO tarafından  kolaylıkla gerçekleştirilir. Robot insan etkileşiminde "sosyallik" olarak adlandırılan bu davranış örünütleri NAO'un üstün donanımı ve kullanıcıya büyük kolaylık sağlayan yazılımı (Choregraphe) ile elde edilebilir. İşte NAO ile erişebileceğiniz bu tarz davranışlara örnekler:

Bir kinect sensör gibi el hareketleri ile insan varlığını anlayabilme

Yüz tanıma

Ses tanıma

Konuşma seslerini diğer seslerden ayırma

Duruma özgü karar verme

NAO yu bir otomatondan ayıran ve insanlarla oyun oynama gibi kompleks davranışları otomatondan daha iyi gerçekleştirmesini sağlayan kompkes insan-robot etkileşimleri sergileyebilmesidir. İşte  NAO ile erişeceğiniz  yaratıcı etkileşime geçebilme özelliğidir.

NAO kısa adı STEM olan Fen, Teknoloji, Mühendislik ve Matematik öğretiminin her düzeyinde kullanılmaktadır. Öğretmenler ve öğrenciler uygulamalı bilimler ve robotik alanlarındaki ilerlemeleri NAO platformunu kullanarak takip edebilirler. Örneğin;

Öğrenciler için

Bilgisayar bilimi, mekanik, elektronik ve kontrol teorisini birbirine bağlayan uygulamalar geliştirme ve pratik yaparak öğrenme

Objeleri kavrama, matris hesaplama veya NAO'nun çevreyle etkileşimi için yüz tanıma gibi fonksiyonları icra etmeye çalışırken mühendislik kariyerine yön verme

Joint projelerle takım çalışması, proje yönetimi ve problem çözme yeteneklerini geliştirme 

Öğretmenler için

Robotik ve bilgisayar bilimi öğretimi temeline dayanan proje ve laboratuvarlar

Öğrenme etkinliğini arttırma

Kız öğrencilerin teknik ve mekanik konulara karşı ilgisini ve derse katılımını arttırma

gibi sonuçlara ulaşılabilir.

YAZILIM ve DONANIM ÖZELLİKLERİ

NAO V5 donanım olarak oldukça üstün özelliklere sahiptir. Bunun yanında kullanıcılar için robot programlamayı oldukça eğlenceli kılan Chreographe yazılımına, 3D simülatöre (Webots) ve SDK'ya da sahiptir. Tüm bu araçların yanında 12 ay boyunca NAO uygulamalarından  kendi sitesi üzerinden yapılan kayıtla faydalanıabilir. Ayrıca NAO 1 yıl üretici garantisine de sahiptir. 

NAO V5; 2 HD kameraya, 4 mikrofona, 2 hi-Fi hoparlöre, Wifi bağlantı donanımına, 9 adet dokunma sensörüne, 8 basınç sensörüne, bir ses birleştiriciye, IR ve pozisyon sensörlerine, sonar donanımına ayrıca gyro ve akselerometre sensörlerine de sahiptir. NAO bataryaları tam dolu iken normal kullanımda 1.5 saat çalışabilir. NAO üzerinde bulunan pil lityum-iyon pildir ve 21.6V nominal gerilime sahiptir ve boşaldığında 3 saat içinde tekrar şarj edilebilir. Sensörler ve tüm çevresel birimler arasındaki işlemler Intel Atom z530 işlemci üzerinde ve Linux NAOqi işletim sistemi üzerinde gerçekleşir. NAO üzerinde 25 DOF (degree of freedom) tanımlanmıştır. Tüm bu hareket serbestisine eklem yerlerinde mevcut olan fırçalı DC motorlarla ulaşır. Beliritilen DOF derecesine sakip NAO robotun tüm hareket eksenleri (25 adet) aşağıda gösterilmiştir.

Belirtilen donanımlar ile NAO doğal etkileşim için 7 hisse sahip olmuştur. 25 DOF ile tıpkı bir insan gibi hareket edebilir ve bulunduğu çevreye uyum sağlar. Ayrıca gyro ve akselerometre sensörleri denge ve hız ayarlaması yapmasını sağlar ve NAO'nun kolayca devrilmesinin önüne geçer. Hareket yeteneğinde son versiyon ile gelinen nokta yazılım üzerinden vücut ve ekstremitelerin çarpışmasını önlemek, gelişmiş tork kontrol yöntemleri sentezlemek ve adaptif yürüme algoritması geliştirmek olmuştur. NAO'nun ağırlık merkezinde bir nedenle ciddi bir değişim olursa harekete dair tüm aktiviteler kesilir ve NAO tıpkı insan gibi çarpmaya karşı kendini koruyacak şekilde ekstremitelerini kullanır.  Baş, el veayaklarındaki sensörleri ve sonarı ile hissedebilir ve karşısındakinin davranışlarını yorumlayabilir. 4 adet yönlü mikrofon ve hoparlör düzeneği ile işitir ve işitsel tepkiler üretir yani konuşabilir. Dahası konuşacağı dil,19 farklı dil arasından seçilebilir. 2 adet kamerası (CMOS 640 x 480 - alın ve ağız seviyesinde) ile çevredeki objeleri görür.  NAO'nun görmesi cisimleri basitçe görsel olarak algılamaktan ibaret olmayıp ana kartı üzerinde kayıtlı bir dizi algoritma ile yüz tanıma ve saklanan nesneleri bulmayıda kolayca yapabilir. NAO wiFi ile internete bağlanabilir ve bilgi  edinebilir ve soruları bilinçli olarak cevaplayabilir. Tam olarak yapay zekaya sahip olmasada düşünebilir. Ve tüm bu özellikler Chroegraphe ile uyarlanarak robotunuz kişiselleştirilebilir.

Aslına bakılırsa NAO'nun haberleşme kurmak için oldukça fazla seçeneği vardır. Yakın çevresinde yer alan cihazlarla gözlerinde yer alana IR verici/alıcılar ile haberleşme kurabilir ve onlara kumanda edebilir.Bunun dışında lokal ağınıza Wi-Fi üzerinden bağlanabilr ve internete erişebilir. Bu NAO'nun Wi-Fi üzerinden programlanabileceği anlamına da gelir. Wi-Fi anahtarı ana karta bağlıdır ve a, b, g standartlarnı destekler.

NAO platformu programlama olanakları bakımından da kullanıcıya büyük kolaylık sağlar. NAO yazılım bileşenleri

Chroegraphe arayüzü,

NAO verilerine erişmeyi sağlayan Monitor,

3D simülatör,

SDK (Matlab, C++, Java vb.)

olarak özetlenebilir. NAO SDK ile OpenCV üzerinden kendi modüllerinizi oluşturabilirsiniz. NAO üzerinde modülleri oynatmak veya NAO ya bağlı başka bir bilgisayara aktarmak oldukça kolaydır. OpenCV'nin display fonksiyonları geliştiricilere kendi algoritmalarının sonuçlarını imaj-geribesleme olarak alma imkanı sağlar.

KULLANICI GÖRÜŞLERİ

"NAO öğretim yöntemlerimizi somutlaştırmanın çok iyi bir yoludur. NAO bize akıllı bir makinenin makine, elektronik, kontrol ve tabi ki de bilgisayar bilimi açısından ne anlama geldiğini gösterme olanağı sunmuştur. "

(Suonkala Dembele, Franche Comte Universitesi, Fransa)

"NAO öğrenci projelerinde resim tanımlama amacıyla kullanılmıştır. Proje birçok öğrencinin ilgisini çekmiş ve projede insanlar direk işin içine girerek insansı robotlarla etkileşime girdiğinde beklenmedik psikolojik etkiler ortaya konmuştur. "

(Pr. Axel Pinz,  Graz University of Technology, Avusturya )

"Nao araştırmamız üzerinde kilit rol oynamakta tüm metodlarımız gerçek veya simüle ortamda NAO üzerinde denenmektedir. Özellikle yürüme özelliği zaman içinde gerçekten önemli oranda gelişmiştir ve şu anda insansıların yön bulması üzerine çalışmalarımıza iyi bir temel olmaktadır. Genel olarak NAO laboratuvarımız çalışanları ve laboratuvar ziyaretçileri arasında çok iyi karşılanmıştır."

(Humanoid Robot Lab., Universitaet Freiburg, Almanya)

ÖZET

Nao robot

Yükseklik 57.4 santimetre (22.6 in)

Ağırlık 5.4 kilo (11.9 lb)

Özerlik 90 Dakika (Normal Kullanımda)

Serbestlik derecesi 25

İşlemci Intel Atom Z530

İşletim Sistemi Linux

Uyumlu işletim sistemi Windows, Mac OS, Linux

Programlama dilleri C++, C, Python, Urbi, .Net

Görme 2 Adet CMOS 640×480 Kamera[6]

Bağlantılar Ethernet, Wi-Fi

AKADEMİK VERSİYON İÇERİĞİ

 4 Adet Robotik ve Programlama Üzerine Eğitici Ders Kitabı

 1 Adet Koreografi ve SDK Yazılım Lisansı - 10 Kullanıcı İçin

2 Yıl Garanti