【アルデバラン・ロボティクス社】家庭用小型ロボ... - 株式会社テックライン

小型ロボットNAOとは？

NAOは、身長58cmの人型ロボットです。全体に丸みのある小さくてかわいらしいこのロボットに誰もがすぐに魅了されるでしょう。NAOは、ご家庭におけるフレンドリーなコンパニオンとして開発されました。移動、人や声の認識、会話までこなせます！
2006年の誕生以来、NAOは人間が快適に楽しめるよう、また人間を理解し愛することを目的に進化を続けています。つまり、やがてあなたの「友」になるのです。
Aldebaranは、日常生活における本格的なコンパニオンとなるべくNAOを開発しました。この小さな「創造物」は、人間がよりよく生きるにはどう助ければ良いのかを学習していきます。人型で、極めてインタラクティブな能力を備えたNAOは、人々を魅了する感情を持ったロボットになります。

NAOの歴史

家庭用ロボットとしての進出の前段階として、NAOは教育界のスターになりました。世界70カ国以上の小学校から大学まで、NAOは、コンピューターや科学の授業に登場しました。NAOのおかげで学生たちは、遊び心のある応用的手法によりプログラムミングを学んでいます。学生らは、NAOが歩行したり、小さなオブジェを掴み取ったり、ダンスするようプログラミングしています！

NAOはその後、驚異的な表現力を持つパワフルな支援ロボットとして注目するアプリケーション開発者のコミュニティを席巻しました。NAOにやってもらえるあらゆる能力をご想像ください。一般向けに市販される次なるステップのために、アプリケーションの新しい世界の扉を開発者たちに開きます。

NAOが皆さまのご家庭に！

話しかければ応答します！
彼に何か頼めばそれを実行してくれます！例えば、お子様に九九を教えてくれたり、目覚ましや日中の留守番をしてくれたりと、頼めばすぐに新しいことを教えてくれます。通信には、キーボード、コンピューター、マウスは必要ありません。NAOに話しかけさえすれば彼が答えてくれるのです！

新しい家族の一員に
いつも気の利いた言葉をかけられるよう、あなたの気分を察知したり、家族全員の名前を認識できたり、お好みの音楽、料理、映画など、あなた自身のことを把握できるロボットをご想像ください。
ロボットを、面白みに富んだ人の気持ちに寄り添えるインタラクティブなコンパニオンにすること。それがAldebaranが取り組んでいる目標です。あなたの心の琴線に触れる愛くるしい人型の形状、命が吹き込まれたような興味深い身振り手振り、インタラクティブな能力により、NAOは新しい家族の一員となるのです。

NAOの魅力

NAOは、ハードウェアとソフトウェアの間で独自に組み合わされた小型人工キャラクターで、センサー、モーター、当社専用オペレーティング・システムNaoqiで制御されるソフトウェア群で構成されています。

このロボットの魅力はプログラミングやアニメーションがルーツです。
動作ライブラリーは、コレグラフやその他高度なプログラミング・ソフトウェアのようなグラフィカルツール経由で利用可能で、ユーザーは緻密な行動の作成や、センサーによる取得データへのアクセス、ロボットのコントロールをすることができます。つまり、ロボットに「生命」を吹き込むのです。

想像力の王道
Aldebaranは、入手しやすく拡張可能な高性能ロボットを市場に提供しています。これは、NAOの性能全体を足がかりに、新しいアプリケーションの考案を求める人々の開発プラットフォームとして利用していただくためです。
これは、NAOが拡張可能なプログラミングのおかげです：NAOにとって、より多くの行動、コンテンツ、応用が開発されれば、ユーザーにとって日常生活でより多くの驚きの能力を発揮するのです。
当社は、NAOが自ら新しい行動をダウンロードするオンライン・アプリケーション・ショップを開設しました。

NAOの動作機能

NAOは：
◎25の自由度で動作
◎カメラ2台は周辺のビジョンを確認します。
◎直立や横たわっている状態を理解させる慣性ユニット
◎彼を撫でたときに認識する触覚センサー。
◎指向性マイク4台で人間の音声を認識
上記の特長をはじめとする技術が融合し、彼の周囲を察知するのに必要なあらゆるアドバンテージが備えられています。

次は、彼が探知するものを解釈させます：NAOの頭部に内蔵されたソフトウェア群が処理を行う出番です。Aldebaranは、専用のオペレーティング・システムNAOqiを開発し、これによりこの小さな人型ロボットがセンサーからの取得データを理解・解釈することができます。続いて、プログラミングと想像の物語です。

NAO詳細

肉体的プラットフォーム

NAOは、以下のコンポーネントが統合された身長58cmのプログラム可能な人型ロボットです：
◎ボディは25自由度（DOF）で、電気モーターや電気アクチュエーターが主要エレメントです。
◎センサーネットワーク：カメラ2台、指向性マイク4つ、音波レンジファインダー、赤外線送受信機2つ、慣性カード1枚、触覚センサー9つ、圧力センサー8つ
◎音声合成装置、LEDライト、ハイファイ・スピーカー2つをはじめとする各種通信デバイス。
◎Intel製ATOM1.6 GHzプロセッサー（頭部に搭載）がLinuxカーネルを実行しAldebaranの独自ミドルウェア（NAOqi）をサポートします。
◎セカンドCPU（胴体に内蔵）
◎27.6W/h、48.6W/hのバッテリーで、用途に応じて1.5時間以上連続動作

動作

全方向歩行
NAOの歩行には、単純な力学モデル（線形倒立振子）と二次計画法が採用されています。関節のセンサーからフィードバックされた情報により安定性が維持されます。これにより、わずかな摂動に耐性のある頑健な歩行が可能となり、前後左右の各面の胴体の振動を吸収します。NAOは、カーペットやラグ、タイル、フローリングなど様々な地面を歩くことができます。NAOは歩行中、これらの異なる地面間を移動することができます。

全身運動
NAOの動作モジュールは、デカルト座標、関節部制御、バランス、冗長性、タスク優先順位を処理する汎用逆運動学に基づいています。つまり、NAOに腕を伸ばすよう命令すると、腕や足の関節にも関わってくるため体を傾けます。NAOはバランスを維持するためにその動作を停止します。

フォールマネージャー
フォールマネージャーはNAOが倒れたときにボディを保護します。NAOの重心が接触点が作る多角形からはみ出るときに検知することを主としています。接触点が作る多角形は、片足・両足の接地位置によって定義されます。倒れたことが検知されると動作タスクのすべてがキャンセルされ、また、方向によってNAOの腕が守りの体勢になり、重心が降下しロボットの硬直性がゼロになります。

視覚

NAOには、映像や顔をモニター・記憶・認識できる2台のカメラが装備されています。

NAOは毎秒30枚までの画像を捉えることができる1220pのカメラ2台を使用して見ることができます。
NAOの額にある1台目のカメラが遠くを全体的にスキャンする間、口元にある2台目のカメラが直近の環境を精査します。
ソフトウェアは、NAOが見るものの画像や映像のフローを回収することができますが、両目は、視界に入ったものを解釈できる場合にしか有用ではありません。
NAOに顔や形状を検知したり認識できるアルゴリズムのセットが含まれているのはその為です。NAOは、自分に話しかけている人を認識したり、ボールはおろか、より複雑なオブジェを見つけることができるのです。
これらのアルゴリズムは、CPUリソースの使用を常にできるだけ最小限に維持させることを勘案しながら特別に開発されました。
また、NAOのソフトウェア開発キットにより、ユーザーは独自のモジュールを開発することができ、OpenCV（Intelが元々開発したオープンソースのコンピュータービジョン・モジュールライブラリー）を使用してモジュールをインターフェースすることができます。
NAOにモジュールを実装したり、NAOに接続されたPCにモジュールを転送できるように、ユーザーはフィードバックされた画像を使用しながら自身のアルゴリズムを開発・テストするために、OpenCVの表示機能を簡単に使用することができます。

聴覚

NAOは、音声の検知に4つの指向性マイクを使用しています。音声認識機能、文章の音声合成機能により、NAOは19言語でコミュニケーションを図ることができます。

音源定位
人型ロボットの主要目標の一つは、人間と交流を図ることです。音源定位は、ロボットが音の方向を識別することが可能になります。メモリーとCPUの制約を常に勘案しつつ堅牢かつ有用な出力を生成するために、NAOの音源定位は「到来時間差」というアプローチに基づいています。
付近にある音源が音を発するとき、NAOの4つの各マイクがわずかに異なる時間差で音波を受信します。
例えば誰かがNAOの左手で話しているとき、対応する音波はまず左マイクに到達し、その後、前・後のマイクに、そして1000分の1数秒後に右マイクに到達します。
両耳間時間差（ITD）というこれらの時差は、音源の位置を見極めるために数学的に処理することができます。
NAOが音を聞くごとに方程式を解くことで、NAOは、4つのマイクの両耳間時間差から、音源の（方位角と仰角）方向を見極めることができるのです。
この機能は、ALAudioSourceLocalizationというNAOqiのモジュールによって提供され、C++とPythonのインターフェースを提供し、PythonのスクリプトやNAOqiのモジュールと共に正確な相互作用を実施することができます。