NAO机器人【镜像动作实验】

NAO机器人--镜像动作实验

▍NAO驱动器

NAO机器人除了我们所熟知的传感器以外，内部还拥有陀螺仪、加速度计和驱动单元。

陀螺仪与加速度计的功能如同人体的内耳，提供了让机器人保持平衡与重力的功能。

驱动器（Actuators）指的是位于NAO机器人各关节上的伺服电机，每个电机上都有一个编码器（Encoder），编码器的功能是测量电机的旋转角度，通过电机的旋转角度，便能知道机器人的手臂或者其他关节正处于什么位置。

▍“镜像动作程序”

刚刚我们提到了驱动器内部有编码器，其功能是检测机器人所有关节（电机）角度的变化。在本节中我们在Choregraphe软件中使用【Python】指令盒，设计一个能够让操作者自由转动机器人的一支手臂，而另一支手臂则会跟着操作者移动轨迹移动的镜像动作指令盒。

<01>碰撞传感器（Bumper）指令盒

双击指令盒，进入指令盒内部构造

Bumper指令盒内部构造（左脚）

Bumper指令盒内部构造（右脚）

碰撞传感器位于NAO机器人双脚的前端。碰撞传感器通过是否被按压或碰撞来感测信号，机器人能通过此功能辨别前方是否有障碍物。

碰撞传感器指令盒有两个布尔值输出，分别是表示左右脚是否被按压。指令盒内部分别有左右脚变量输出，若是其中一只脚被按压，那么输出数值为“1”（True），两只脚都没被按压则会输出“0”（False）。

碰撞传感器位置

<02>Python指令盒

双击指令盒，进入指令盒内部构造

Python指令盒内部说明

接着输入Python代码，如下图所示：

import timeclass MyClass(GeneratedClass):
    def __init__(self)://将需要用到的各个关节做定义
        GeneratedClass.__init__(self)
        self.motion = ALProxy("ALMotion")        
        self.done = False        
        self.stiff = ['RShoulderPitch','RShoulderRoll','RElbowYaw','RElbowRoll']        
        self.unstiff = ['LShoulderPitch','LShoulderRoll','LElbowYaw','LElbowRoll']        
        self.origStiffness = self.motion.getStiffnesses(self.unstiff)    
    def onLoad(self):        
        #put initialization code here        
        pass    
    def onUnload(self)://信号未输入时将各关节锁死        
        self.done = True        
        self.motion.setStiffnesses(self.unstiff,self.origStiffness)    
    def onInput_onStart(self)://信号输入时执行动作
        self.motion.setStiffnesses(self.unstiff,0.0)        
        self.done = False        
        while not self.done:            
            vals = self.motion.getAngles(self.unstiff,True)            
            vals[1] = -vals[1]            
            vals[2] = -vals[2]            
            vals[3] = -vals[3]            
            self.motion.setAngles(self.stiff,vals,0.5)            
            time.sleep(0.1)    
    def onInput_onStop(self)://信号输入后暂停时动作        
        self.onUnload()

本程序通过一个循环来持续测量左手臂关节角度，并在右臂设置相同的角度。利用getAngles函数取得手臂的角度，并使用setAngles函数来设定另一个手臂的角度。

stiff变量指的是将执行镜像动作的手臂（右臂）的关节；

unstiff变量指的是有刚度的手臂（左臂）关节。

所以当左脚的碰撞传感器（Bumpers）被按下时，机器人的关节电机没有上电，处于放松状态，右脚的碰撞传感器（Bumpers）按下后，关节即恢复其刚度。