仿人机器人Robonova-I传感器

摘　要：人通过五官接受外界的信息，经过大脑的思维（信息处理）后，作出相应的反应。对仿人机器人而言，传感器相当于人的五官部分，仿人机器人通过传感器获取信息，经过机器人的大脑（微处理器）作出相应的反应。为机器人增加各种传感器后，通过编程，改变机器人的控制方式。实现机器人更高难度动作，挑战仿人机器人应用技术。

关键词：Robonova-I；MR-C3024控制器；传感器；VRbot(声控传感器)

1.传感器是仿人机器获取自然领域中信息的主要途径与手段
　　人通过五官（视、听、嗅、味、触）接受外界的信息，经过大脑的思维（信息处理）后，对外界信息作出相应的反应。对仿人机器人而言，传感器相当于人的五官（电五官）部分，仿人机器人通过传感器获取信息，经过大脑（微处理器）处理传感器获取的信息，作出相应的反应。本文通过将VRbot (声控传感器)安装到仿人机器人Robonova-I的控制板实验，用声音控制机器人作出前进、后退等肢体反应。
2.研究Robonova-I传感器的意义
　　仿人机器人Robonova-I是一款高性能的提供教学、竞赛与娱乐型的符合RoboCup机器人大赛要求的机器人，可以用双足走动、翻筋斗、跳舞。 Robonova-I机器人使用Robo-Script和Robo-Basic两种编程语言，RoboBasic具有使用BASIC语法结构的程序环境，增加各种传感器后，可通过编程，改变机器人的控制方式。实现机器人更高难度动作，挑战仿人机器人应用技术。
3.关于传感器
　　当前五花八门的传感器种类繁多，仅我国各种敏感元件与传感器的品种已超过数千余种。在许多方面传感器的性能已凌驾于人的感官之上。如紫外线、红外线、超声波等。从这个意义上讲传感器具有人类所梦寐以求的特异功能。
3.1传感器定义
　　传感器实际上是一种功能模块，其作用是将来自外界的各种信号转换成电信号。因为电信号较容易地进行放大、反馈、滤波、存贮、远距离操作等，且电信号易于进行检测、控制。因此作为一种功能模块的传感器可狭义的定义为："将外界的输入信号变换为电信号的一类元件。"如图所示：
3.2Robonova-I传感器
　　Robonova-I传感器安装在机器人控制板MR-C3024上，控制板上可以操作24个伺服系统和16个辅助模块，传感器包括有陀螺仪，加速度传感器，语音合成模块及蓝牙控制器和R / C发射机和接收机。这种灵活的和复杂的接口，可以使人们去实现自己梦想中的仿人机器人。
3.3Robonova-I功能扩展
　　控制板MR-C3024预留了8个接口，可以加装配套模块及配套项目，自定义除陀螺仪，加速度传感器，语音功能，R / C控制配件以外其它传感器。
4.用VRbot控制 Robonova-I的实验VRbot e ROBONOVA-I
4.1Il modulo VRbot4VRbot
　　VRbot是一个语音识别模块，可以添加语音命令功能，使用户给自己的机器人添加语音控制功能。VRbot模块内部内置扬声器，集成了26条最基本的控制机器人移动的语音指令（SI），和32个用户自定义的语音命令（SD）及Voice passwords (SV)).语音密码（SV）。用声音控制机器人执行用户设置好的动作。
4.2Installazione del modulo4.2在Robonova-I中安装语音识别模块
　　关闭仿人机器人，连接VRbot控制板如图所示，将麦克风连接到模块的VRbot白色接头。语音命令来自麦克风约60cm，也可以尝试在更远的距离使用一个更响亮的声音。Hardware setup如图所示：

4.3nel diagramma UI Software334.44VRbotGUI软件
　　用Il software VRbot GUI permette di programmare e testare il modulo VRbot senza la necessità diVRbotGUI软件对实验进行编程和测试。Prima di avviare il software VRbot GUI , connettere il robot al PC e accendere ROBONOVA. VRbotGUI软件可以用来方便地将PC连接到VRbot模块，无需额外的适配器板，只需使用微处理器芯片，提供"Bridge"方案。开始使用VRbotGUI软件时，要打开Robonova-I将机器人连接到电脑，选择使用串行端口（与RoboBasic编辑器相同的串行端口），并选择"连接"命令与Robonova-I连接，当VRbotGUI连接到机器人，它会读取所有用户定义的命令和组，存储到VRbot模块的非易失性内存 。Esistono 4 diversi tipi di gruppi di comandi in VRbot GUI (vedi Figura 1 e Figura 3):VRbotGUI有4种不同的命令：
⑴Trigger - è un gruppo speciale a cui appartiene di default il commando predefinito SI触发-Built-in Speaker Independent Commands内置扬声器独立命令SI，默认触发字" Robot " e al quale è possibile aggiungere altre trigger word SD definite dall'utente."机器人"，用户也可以自定义其它的触发器字SD。I该"触发"comandi vocali di tipo trigger sono utilizzati per iniziare il processo di riconoscimento.语音命令相当于启动识别过程。例如你可以说"机器人"（Robonova-I如果接受，LED将会亮起），然后稍稍停顿后说："移动"，指示灯闪烁后，说："前进"：机器人向前移动一段。
Group - dove è possibile aggiungere comandi vocali SD definiti dall'utente, per un massimo⑵组-用户可以添加自定义语音命令SD，最多32个命令。
⑶密码-是一个特殊"语音密码"组（最多5个），使用扬声器验证(SV) 技术。
⑷Wordset-内置SI的命令集。用户也可以自定义SD命令或密码组，并生成一个基本的代码模板处理它们。
4.4实验中关键点training
　　在实验中语音命令需要Training。L'utente può definire gruppi di comandi SD o password vocali e generare un programma in codic即用户的语音要通过过程指导，可用VRbotGUI进行Training。Figura 4Dopo il click sui bottoni Phase 1 o Phase 2 , ricorda di pronunciare il comando vocale要记得说的语音，当同一语音命令，出现两种不同发音，发生错误，Training过程将被取消。同一发音，定义为两个不同的语音命令，警告发生"冲突"。目前语音设备最多的就是麦克风。
　　将命令设置及程序自动下载到 programma bridge, che gira sul microcontrollore, consente immediatamente all'utente di lavorare微控制器中运行后，断开VRbotGUI软件，用户可用con il robot e con i comandi vocali SI: dopo aver installato il " programma bridge ", è possibile语音命令控制机器人。
4.5实验 中主要过程Training的代码
⑴Recommended wake up procedure
# wake up or interrupt recognition or do nothing
# (use a timeout or max repetition count)
DO
SEND 'b'
LOOP UNTIL RECEIVE = 'o'
⑵Adding a new SD command
# insert command 0in group 3
SEND 'g'
SEND 'D'
SEND 'A
'IF RECEIVE = 'o'  THEN OK
ELSE ERROR
⑶Training an SD command:
# train command 0 in group 3
SEND 't'
SEND 'D'
SEND 'A'
# wait for reply:
# (default timeout is 3s, wait for max 1s more then abort)
result = RECEIVE
IF RECEIVE = 'o'  THEN OK        # training successful
ELSE IF result = 'r'
THEN SEND ' '
# training saved, but spoken command is similar to another SD command, read which one
command = RECEIVE -'A '
# may notify user and erase training or keep it
ELSE IF result = 's' THEN  SEND ' '
# training saved, but spoken command is similar to
# another SI command (always trigger, may skip reading)
command = RECEIVE -'A'
# may notify user and erase training or keep it
ELSE IF result = 't' THEN
# timed out, no word spoken or heard
ELSE IF result = 'e'  THEN
# error code, ack and read which one
SEND ' '
error = (RECEIVE -'A') * 16
SEND ' '
error = error + (RECEIVE -'A')
# perform actions according to error
ELSE
# invalid request or reply
ERROR
END IF
5.结束语
　　作为模拟仿人机器人大脑的电子计算机的发展极为迅速，而模拟仿人机器人五种的传感器却相对发展缓慢，因而引起了人们的普通关注，如果不进行传感器的开发，现在的电子计算机将处于一种不能适应实际需要的状态。要求传感器、电子计算机和执行器三者都能相互协调发展才行。传感器已成为现代科学的中枢神经系统，它日益受到人们的普遍重视，这已成为现代传感器技术的必然趋势。