劉小峰, 周 旭, 汪建明, 劉 策, 李殷勇, 蔣愛民
(河海大學(xué) a.物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院; b.常州市特種機(jī)器人與智能技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 常州 213022)
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·實(shí)驗(yàn)教學(xué)與創(chuàng)新·
大學(xué)生創(chuàng)新技能培養(yǎng)的NAO機(jī)器人交互平臺(tái)
劉小峰a,b, 周 旭a, 汪建明a, 劉 策a, 李殷勇a, 蔣愛民a,b
(河海大學(xué) a.物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院; b.常州市特種機(jī)器人與智能技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 常州 213022)

人機(jī)交互以研究系統(tǒng)與用戶的交互關(guān)系為核心,在人們生產(chǎn)、生活中應(yīng)用日趨廣泛。基于麥克風(fēng)、攝像頭、紅外線收發(fā)裝置、壓力傳感器等環(huán)境感知設(shè)備,人與人形機(jī)器人之間可以有語言、視覺和動(dòng)作多種形式進(jìn)行交互,涉及了語音信號(hào)處理、圖像算法處理、機(jī)器人平衡控制等多種技術(shù)。本文主要探討如何利用被國際上諸多研發(fā)機(jī)構(gòu)與國際機(jī)器人比賽所廣泛采用的NAO人形機(jī)器人平臺(tái),開發(fā)互動(dòng)技術(shù),主要包括人機(jī)對(duì)話、肢體互動(dòng)以及人臉識(shí)別等人機(jī)交互形式。基于此,探討這個(gè)交互平臺(tái)如何提高工科大學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新技能.探討主要包括如何將課程學(xué)習(xí)融入到直觀的實(shí)踐中,并通過與生活密切聯(lián)系的人機(jī)互動(dòng)技術(shù),激發(fā)課程學(xué)習(xí)興趣,啟發(fā)創(chuàng)新思路,旨在鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力,培養(yǎng)創(chuàng)作熱情。
NAO機(jī)器人; 大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練; 人機(jī)交互
自從計(jì)算機(jī)問世以來,功能新穎的人機(jī)交互技術(shù)一直為人們所追求,隨著機(jī)器人研究領(lǐng)域的不斷發(fā)展,與機(jī)器人的交互也隨之步入人類的世界。如今科技日新月異,科技創(chuàng)新蓬勃發(fā)展,人工智能創(chuàng)新技術(shù)領(lǐng)突飛猛進(jìn),大學(xué)生正是這股發(fā)展力量的主力軍。學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新思維特質(zhì)和創(chuàng)新實(shí)踐之間有顯著的回歸關(guān)系,創(chuàng)新能力的培養(yǎng)離不開實(shí)踐,學(xué)生在創(chuàng)新創(chuàng)作時(shí)需要一些平臺(tái),這些平臺(tái)也反饋創(chuàng)作靈感[1]。因此,擁有一個(gè)適合的開發(fā)平臺(tái)是十分重要的 ,目前基于本論點(diǎn)搭建的自制平臺(tái)已經(jīng)成功運(yùn)用,該平臺(tái)完全由學(xué)生自己設(shè)計(jì)互動(dòng)形式與功能,但是依靠輪子移動(dòng)的自制平臺(tái),結(jié)構(gòu)單一、功能不夠完善,隨著人機(jī)交互追求的提高,人機(jī)交互開發(fā)中對(duì)硬件的要求也變得苛刻,在人工智能領(lǐng)域發(fā)展迅速的機(jī)器人正符合這個(gè)位置,而機(jī)器人身為人工智能領(lǐng)域中的一員,在人機(jī)交互開發(fā)中也起著非常重要的作用。法國Aldebaran Robotic公司研制的58 cm高的類人機(jī)器人——NAO機(jī)器人,于2007年取代了索尼機(jī)器狗愛寶(Aibo),被ROBOCUP組委會(huì)選定為標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)。同時(shí)NAO在其他領(lǐng)域也有相當(dāng)重要的研究價(jià)值,如人工智能領(lǐng)域的圖像處理、目標(biāo)追蹤,醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的自閉癥患者的康復(fù)治療,基于機(jī)器人自身行動(dòng)緩慢的步態(tài)規(guī)劃研究,這些基于人機(jī)交互的研究,在其所在領(lǐng)域都具有一定的成就[2]。NAO的各硬件設(shè)施能實(shí)現(xiàn)的單一功能目前是十分普遍的,如其語音、動(dòng)作等功能,但是NAO機(jī)器人能憑借其給人的新鮮感,能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新動(dòng)機(jī),強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維,加上復(fù)雜的硬件設(shè)計(jì)和先進(jìn)的軟件支持使得它擁有許多“人”的氣息,合理搭配使得NAO機(jī)器人與人的交互范圍變得更加廣泛,為人機(jī)交互的開發(fā)提供了更合乎人們思維的互動(dòng)開發(fā)方向[3]。NAO機(jī)器人已經(jīng)進(jìn)入了人們的生活:在幼兒園的教室里,NAO可以給機(jī)器人“聲情并茂”地講小故事;在缺陷兒童康復(fù)中心,NAO可以持之以恒的輔助訓(xùn)練;在孤寡老人的家中,NAO還可以孜孜不倦地陪伴。這個(gè)創(chuàng)新平臺(tái)入門簡(jiǎn)單,其潛在的研究價(jià)值能經(jīng)得起國內(nèi)外學(xué)者的不斷挖掘,作為面向多學(xué)科的大學(xué)生創(chuàng)新技能培養(yǎng)的人機(jī)交互標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)平臺(tái),NAO機(jī)器人擁有全面而穩(wěn)定的功能,學(xué)生可以利用這個(gè)平臺(tái)發(fā)揮自己的想象,將自己的創(chuàng)意展現(xiàn)在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)上,這樣可以鞏固學(xué)生所學(xué),激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,鍛煉團(tuán)隊(duì)合作精神,培養(yǎng)創(chuàng)新能力。機(jī)器人是人工智能的集合體,在如今科技發(fā)展飛速的科技時(shí)代,NAO機(jī)器人的誕生具有重要的意義,NAO機(jī)器人的開發(fā)可以基于多種平臺(tái),多種環(huán)境。本文主要是介紹如何使用NAO機(jī)器人這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)平臺(tái)的相關(guān)信息。
NAO機(jī)器人開發(fā)平臺(tái)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),見圖1,包含電腦,WiFi(藍(lán)牙、紅外線等)以及NAO機(jī)器人,平臺(tái)的之間無線通信中以WiFi最為常用。使用筆記本電腦通過WiFi網(wǎng)絡(luò)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
用紅外線和藍(lán)牙這樣的設(shè)備控制相對(duì)WiFi來說十分便攜,操作也很簡(jiǎn)單,但是有幾點(diǎn)不足:①控制空間范圍狹隘,局限性很大;②障礙物或過長距離會(huì)嚴(yán)重影響控制效率;③傳輸速率過慢,會(huì)造成很長的延遲反應(yīng)。
上位機(jī)硬件平臺(tái)主要為普通的PC,如今絕大多數(shù)大學(xué)生都擁有自己的筆記本電腦,在使用本系統(tǒng)時(shí)只需安裝相應(yīng)軟件即可。上位機(jī)也可以是手機(jī),可以是Android系統(tǒng),也可以是IOS系統(tǒng),只需為手機(jī)編寫相應(yīng)的控制APP,就能實(shí)現(xiàn)更為方便的控制。
3.1 硬件平臺(tái)
NAO身上有紅外線傳感器、壓力傳感器、揚(yáng)聲器、聲吶及麥克風(fēng),內(nèi)部有1.6 GHz的CPU,處理著整個(gè)機(jī)器人的活動(dòng)信息,1 GB的隨機(jī)訪問內(nèi)存,同時(shí)還有2 GB的外部存儲(chǔ)能力,并安裝有NAO-Qi操作系統(tǒng),目前該系統(tǒng)已經(jīng)更新至第五代,經(jīng)過不斷地完善,NAO機(jī)器人有一定的人工智能,在當(dāng)今的機(jī)器人領(lǐng)域有十分重要的地位,在全球各大高校都很受歡迎(見圖2);而其成熟的互動(dòng)功能也能迎合普通大眾的喜好,不但能給學(xué)術(shù)帶來巨大的進(jìn)步,同時(shí)也能加速機(jī)器人的普及[4]。
3.2 開發(fā)平臺(tái)
3.2.1 CHOREGRAPHY
本款軟件是由Aldebaran Robotic公司隨機(jī)器人一同研發(fā)的用于機(jī)器人控制的圖形用戶界面控制的軟件。十分適合初學(xué)者的使用,入門簡(jiǎn)單。通過該軟件,使用者可以很方便的給機(jī)器人下達(dá)命令,將機(jī)器人與控制該機(jī)器人的計(jì)算機(jī)(操作系統(tǒng)可以是當(dāng)下流行的Windows、Linux、Mac OS任一種)連入同一局域網(wǎng)(NAO機(jī)器人在首次開機(jī)后,可以通過網(wǎng)線進(jìn)行局域網(wǎng)的默認(rèn)設(shè)置),通過計(jì)算機(jī)瀏覽機(jī)器人的網(wǎng)頁界面,設(shè)置機(jī)器人聯(lián)網(wǎng)模式(有線或無線),啟動(dòng)軟件(Windows系統(tǒng)下界面見圖3)。

圖2 平臺(tái)的實(shí)體圖形

圖3 CHOREGRAPHY軟件界面
即可開始控制機(jī)器人,軟件對(duì)機(jī)器人的行為控制已經(jīng)有足夠全面,能夠?qū)崿F(xiàn)的功能也相當(dāng)豐富,通過多種組合,機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)的功能十分多樣。已有的控制圖形能實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的動(dòng)作控制(移動(dòng)、坐下、起立、揮手和太極拳等)、音頻控制(放音、錄音、音量調(diào)節(jié)、聲音定位及檢測(cè)和將文字轉(zhuǎn)換成聲音輸出等)、信息交流(收發(fā)郵件、紅外線信息接收與傳遞實(shí)現(xiàn)遙控和訪問因特網(wǎng)等)、數(shù)據(jù)的編輯(角度編輯、顏色編輯、數(shù)字編輯和文本編輯等)等[5],在此軟件下還可以有Python的指令編輯盒子,并且能夠執(zhí)行所編寫的代碼。
3.2.2 開發(fā)語言
Python的優(yōu)勢(shì):Python語言最大的特點(diǎn)就是簡(jiǎn)單,語言十分簡(jiǎn)潔,易讀,開發(fā)快。所以Python語言用于NAO機(jī)器人的編程控制十分方便,十分易讀,這是在熟悉CHOREGRAPHY這個(gè)軟件之后進(jìn)一步熟練開發(fā)NAO的必備編程語言。Python語言能夠直接使用其它語言的接口,如C++的接口,而其本身又是一門非常靈活的易用的腳本語言,對(duì)于初學(xué)者來說,無論他(她)是否有編程基礎(chǔ),Python語言都是十分易于入門的語言。
(1) 搭建Python2.7開發(fā)。①先下載并安裝Python2.7,②到NAO機(jī)器人的官方網(wǎng)站去下載NAO機(jī)器人的SDK,③將SDK復(fù)制到Python2.7的根目錄下并安裝,④打開IDLE(Python GUI)輸入import naoqi,沒有出現(xiàn)問題說明成功了。
(2) 直接使用CHOREGRAPHY內(nèi)的Python腳本。在CHOREGRAPHY中新建如圖4所示。

圖4 新建Python腳本
NAO機(jī)器人的Python編程示例:hello,world!
from NAOqi import ALProxy
tts = ALProxy("ALTextToSpeech", "10.6.57.129", 9559)#機(jī)器人的IP以及端口
tts.say("Hello, world!")
C++控制NAO機(jī)器人可以加快代碼的執(zhí)行效率,許多底層的應(yīng)用都要用C++程序來完成,現(xiàn)今的機(jī)器人足球大賽大多利用C++來處理機(jī)器人的視覺模塊,NAO機(jī)器人的強(qiáng)大系統(tǒng)為其提供了許多API供開發(fā)者使用,熟悉了NAO機(jī)器人的基礎(chǔ)操作以后可以用NAO機(jī)器人進(jìn)行深層次的算法研究,實(shí)現(xiàn)更加完美的人機(jī)交互,C++語言也是對(duì)NAO機(jī)器人相當(dāng)熟悉后推薦使用的[6]。
3.3 傳感器及接口
3.3.1 傳感器
本平臺(tái)包含多種傳感器,包括紅外線傳感器、壓力傳感器、揚(yáng)聲器、觸摸傳感器、聲吶及麥克風(fēng),各傳感器集成于機(jī)器人一身,使機(jī)器人的功能十分完善,使用者可以按照自己的創(chuàng)意加以利用。
(1) 紅外線傳感器。安裝在機(jī)器人的“眼睛”部位,能夠通過紅外線傳遞控制命令或者字符串信號(hào)。
(2) 壓力傳感器。在機(jī)器人的腳底有壓力傳感器(測(cè)量范圍介紹介紹),機(jī)器人憑此可以計(jì)算出并調(diào)整重心位置以保持平衡,因此機(jī)器人可以在大理石、玻璃、木板等多種材質(zhì)的地面上進(jìn)行自如的移動(dòng)。
(3) 揚(yáng)聲器。在機(jī)器人頭頂下方兩側(cè)有兩個(gè)揚(yáng)聲器(型號(hào)、功率介紹),這兩個(gè)揚(yáng)聲器的音量大小可調(diào),從CHOREGRAPHY軟件和機(jī)器人網(wǎng)頁中均可以調(diào)節(jié),且機(jī)器人能播放包括MP3在內(nèi)的多種音頻格式的文件。
(4) 聲吶。在機(jī)器人的胸前,除去開關(guān)按鈕還有4個(gè)聲吶裝置。兩個(gè)發(fā)送器,兩個(gè)接收器,分別能夠發(fā)射或者接收胸正前方60°范圍的超聲波。機(jī)器人還能準(zhǔn)確的根據(jù)超聲波計(jì)算出0.01 m精度的距離。
(5) 觸摸傳感器。在機(jī)器人的頭、手、足部共有9個(gè)觸摸傳感器,這些傳感器在被接觸后會(huì)有相應(yīng)的反饋,頭部的LED燈能在觸摸的時(shí)候點(diǎn)亮,手、足部的觸摸可使眼部的LED燈點(diǎn)亮,也可通話這些傳感器控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)鎖定與解放。
(6) 麥克風(fēng)。機(jī)器人的頭頂有四個(gè)呈菱形排列的麥克風(fēng),能夠采集來自外界的聲音,機(jī)器人的多個(gè)麥克風(fēng)一方面使機(jī)器人能夠盡可能完整地采集聲音信息,另一方面能夠根據(jù)聲音的接收時(shí)間差來判斷聲源的位置,在CHOREGRAPHY軟件中有一個(gè)集成好的盒子,直接運(yùn)行,當(dāng)外界有較為清晰的聲音產(chǎn)生時(shí),機(jī)器人會(huì)把頭轉(zhuǎn)向聲源。
3.3.2 接口
本平臺(tái)可可使用兩種常用通信接口,包括以太網(wǎng)和WiFi,還有藍(lán)牙和紅外線不常用接口。用WiFi進(jìn)行通信最為常見,以太網(wǎng)用以輔助機(jī)器人以連入無線網(wǎng)。
以太網(wǎng)是一種技術(shù)規(guī)范,是目前局域網(wǎng)最為常用的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),機(jī)器人可以直接通過以太網(wǎng)訪問Internet進(jìn)行升級(jí)系統(tǒng)或者獲取資訊。當(dāng)機(jī)器人接上網(wǎng)線以后,相應(yīng)得到一個(gè)IP,在網(wǎng)頁瀏覽器中輸入機(jī)器人的IP,可以進(jìn)入機(jī)器人的網(wǎng)頁界面,輸入機(jī)器人的名稱和密碼,可以瀏覽機(jī)器人的相關(guān)信息,也可以設(shè)置機(jī)器人的部分屬性。
NAO機(jī)器人的能實(shí)現(xiàn)的功能多樣,能處理視頻、識(shí)別語音、輔助治療自閉癥、模仿動(dòng)作等。
4.1 處理視頻
NAO機(jī)器人自帶攝像頭兩枚,能處理的其采集的圖像。機(jī)器人自帶人臉處理算法,能識(shí)別環(huán)境中的人臉,也能記住特定的人臉;同時(shí)機(jī)器人也支持用戶開發(fā)的圖像處理算法,研究者可以自己開發(fā)并且運(yùn)用到機(jī)器人上。
4.2 識(shí)別語音
機(jī)器人的NAO-Qi操作系統(tǒng)能識(shí)別包括英語、法語、西班牙語、中文、韓文及日文等多國的語言,解析語義。機(jī)器人擁有的四個(gè)麥克風(fēng)位于頭頂,能根據(jù)聲音傳遞時(shí)間差進(jìn)行聲音定位[7-8]。
4.3 輔助治療自閉癥
NAO機(jī)器人的互動(dòng)性是分討人喜歡,甚至不愿與人交流的自閉癥患者也能被它獨(dú)特的魅力吸引,自閉癥患者害怕眼神的交流,機(jī)器人虛設(shè)的眼睛不會(huì)影響與自閉癥患者的交流。NAO為代表的仿人機(jī)器人具備和人相似的外表,但它們的面部表情和肢體語言卻要簡(jiǎn)單得多,且NAO機(jī)器人58 cm的身高相當(dāng)于一個(gè)蹣跚學(xué)步的嬰兒外形,更易于與自閉癥患兒親近[9]。目前在機(jī)器人用于自閉癥兒童輔助治療也有相當(dāng)廣泛的研究[10-13]。
4.4 模仿動(dòng)作
NAO機(jī)器人精巧的設(shè)計(jì),使得它能活動(dòng)自如,身上的每一個(gè)零件都是設(shè)計(jì)的很周密的,這也使得機(jī)器人的活動(dòng)十分類人。致使機(jī)器人能夠做到很多人的動(dòng)作,如行走、坐下、起立以及舞蹈等。NAO機(jī)器人還可以借助外接設(shè)備進(jìn)行動(dòng)作學(xué)習(xí):利用Kinect采集人的肢體參數(shù)傳送給機(jī)器人,機(jī)器人將會(huì)做出相似的動(dòng)作。目前這一研究已經(jīng)應(yīng)用于一些醫(yī)療領(lǐng)域。例如自閉癥兒童康復(fù)訓(xùn)練等等[14-16]。而且就機(jī)器人動(dòng)作控制,以及模仿研究本身,也有著廣泛而深入的探索[17-18]。機(jī)器人舞蹈開發(fā)(見圖5)。
NAO機(jī)器人的功能還有很多,如它的紅外線發(fā)射接收器能夠傳遞并且接受紅外線,這些紅外線能攜帶指令、字符串等信息,這使得它可以用作遙控器控制的家電;NAO的聲吶還可以用于測(cè)距,它發(fā)射的40 kHz的超聲波可以探測(cè)0.01~3 m的距離,通過移動(dòng)測(cè)距,NAO機(jī)器人甚至可以用于一些特殊情景的勘測(cè),比如在一個(gè)未知安全狀況的陌生環(huán)境代替人去進(jìn)行測(cè)量繪圖,保障人的生命安全;NAO各關(guān)節(jié)處可自由活動(dòng)的電機(jī)更是能夠讓機(jī)器人高度地模仿人的姿勢(shì),通過模仿音色,可以用來陪伴孤獨(dú)老人,也可以用于幼兒教學(xué),吸引兒童對(duì)機(jī)器人的興趣,減輕幼師的教學(xué)壓力,提高兒童的學(xué)習(xí)興趣。

圖5 Nao Robot正在表演太極拳
日常生活中,人與和機(jī)器人的交互,甚至互動(dòng),日漸頻繁。先進(jìn)的人機(jī)交互技術(shù)給用戶帶來卓越的體驗(yàn),無論是醫(yī)療領(lǐng)域、教育領(lǐng)域,還是軍事領(lǐng)域都具有重要應(yīng)用價(jià)值。我國大學(xué)生創(chuàng)新如何訓(xùn)練,技能如何培養(yǎng),需要不斷地深入探索與創(chuàng)新。基于人機(jī)交互的平臺(tái)可以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,鍛煉動(dòng)手能力,是當(dāng)下工科學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐的好機(jī)會(huì)。我們系統(tǒng)介紹了基于已有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人平臺(tái)——NAO機(jī)器人,其相關(guān)技術(shù)相對(duì)成熟,是人機(jī)交互的開發(fā)最佳選擇之一。本文就介紹了NAO機(jī)器人的使用方法以及基本功能,在對(duì)NAO機(jī)器人有了充分的了解之后,便可發(fā)掘其蘊(yùn)含的潛在價(jià)值。目前工科學(xué)生面對(duì)硬件資源匱乏,實(shí)際實(shí)驗(yàn)氛圍缺失的尷尬局面[19],通過機(jī)器人這一新鮮的事物結(jié)合個(gè)人的實(shí)踐能力能有效加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解能有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,并培養(yǎng)其創(chuàng)新技能。
[1] 段 暉, 侯宇澄. 基于學(xué)生感知的人文社會(huì)科學(xué)類大學(xué)生創(chuàng)新能力結(jié)構(gòu)及其路徑分析——以中國人民大學(xué)為案例[J]. 中國人民大學(xué)教育學(xué)刊, 2014(3): 107-125.
[2] Strom J, Slavov G, Chown E. Omnidirectional walking using zmp and preview control for the NAO humanoid robot[C]//RoboCup 2009: robot soccer world cup XIII. Springer Berlin Heidelberg, 2010: 378-389.
[3] 陳德明. 如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新技[J]. 發(fā)明與創(chuàng)新(綜合科技),2010(5):40-41.
[4] NAO datasheet[Online],available:https://www.aldebaran.com/zh/geng-shang-yi-ceng-lou
[5] CHOREGRAPHY軟件使用手冊(cè)https://community.aldebaran.com/en/resources/documents 2014.
[6] Ten Velthuis D, Rozeboom R, Becht I,etal. Dutch Nao Team: team description for Robocup 2012, Mexico City, Mexico[J]. 2012.
[7] Bourlard H A, Morgan N. Connectionist speech recognition: a hybrid approach[M]. Springer Science & Business Media, 2012.
[8] Automatic speech and speaker recognition: advanced topics[M]. Springer Science & Business Media, 2012.
[9] 張 婷. NAO機(jī)器人在自閉癥干預(yù)中的應(yīng)用[J]. 系統(tǒng)仿真技術(shù), 2013, 9(4):327-331.
[10] Fujimoto I, Matsumoto T, De Silva P R S,etal. Mimicking and evaluating human motion to improve the imitation skill of children with autism through a robot[J]. International Journal of Social Robotics, 2011, 3(4): 349-357.
[11] Pierno A C, Mari M, Lusher D,etal. Robotic movement elicits visuomotor priming in children with autism[J]. Neuropsychologia, 2008, 46(2): 448-454.
[12] Kozima H, Nakagawa C, Yasuda Y. Children-robot interaction: a pilot study in autism therapy[J]. Progress in Brain Research, 2007, 164: 385-400.
[13] Bekele E T, Lahiri U, Swanson A R,etal. A step towards developing adaptive robot-mediated intervention architecture (ARIA) for children with autism[J]. Neural Systems and Rehabilitation Engineering, IEEE Transactions on, 2013, 21(2): 289-299.
[14] Scassellati B, Admoni H, Mataric M. Robots for use in autism research[J]. Annual Review of Biomedical Engineering, 2012, 14: 275-294.
[15] Greczek J, Kaszubski E, Atrash A,etal. Graded cueing feedback in robot-mediated imitation practice for children with autism spectrum disorders[C]//Robot and Human Interactive Communication, 2014 RO-MAN: The 23rd IEEE International Symposium on IEEE, 2014: 561-566.
[16] Zheng Z, Das S, Young E M,etal. Autonomous robot-mediated imitation learning for children with autism[C]//Robotics and Automation (ICRA), 2014 IEEE International Conference on IEEE, 2014: 2707-2712.
[17] Wang F, Tang C, Ou Y,etal. A real-time human imitation system[C]//Intelligent Control and Automation (WCICA), 2012 10th World Congress on IEEE, 2012: 3692-3697.
[18] Mukherjee S, Paramkusam D, Dwivedy S K. Inverse Kinematics of a NAO Humanoid Robot using Kinect to Track and Imitate Human Motion[C]//2015 International conference on Robotics, Automation, Control and Enbedded Systems(RACE), Chennai: IEEE, 2015: 1-7.
[19] 包 艷. 淺析工科大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J]. 科教文匯(上旬刊),2013(7):35-36.
An Interaction Platform Based on NAO Humanoid Robot for Enhancing Innovation and Creativity of Undergraduates
LIUXiao-fenga,b,ZHOUXua,WANGJian-minga,LIUCea,LIYin-yonga,JIANGAi-mina,b
(a. College of IoT Engineering; b. Changzhou Key Laboratory of Robotics and Intelligent Technology Hohai University, Changzhou 213022, China)
HMI(Human-Machine Interaction)focuses on studying the relationship between systems and human-beings, and has an wide application in people daily life. Interaction between human and machine is based on the language, vision, and motion, and involves speech processing, image processing algorithm, robot control, etc. This paper mainly discusses how to use the NAO humanoid robot platform to train the undergraduates for developing practical skills and competence by designing and constructing interaction programs, such as man-machine dialogue, motion imitation, and face identification and so on. The paper discusses how to use the interactive platform to improve the creative thinking and cultivate practical ability.
NAO robot; innovation ability training for students; human-machine interaction
2015-04-02
國家自然科學(xué)基金(31101643);中央高校基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(2011B11114,2012B07314);國家大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目(201302941059G,201510294101);江蘇省自然科學(xué)基金(BK20141157)
劉小峰(1974-),男,山西翼城人,博士,教授,現(xiàn)任河海大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院電子與信息技術(shù)研究所所長,常州市特種機(jī)器人與智能技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任。研究方向包括:自然導(dǎo)航、人機(jī)互動(dòng)、神經(jīng)工程。Tel.:0519-85191725; E-mail:xfliu@hhu.edu.cn
TP 391.4; TP 391.7
A
1006-7167(2016)03-0147-05