NAO机器人共享实验平台设计与实现.pdf

基于提供的文件内容，以下是对“机器人共享实验平台设计与实现”知识点的详细说明： 1. 问题背景与共享实验平台的设计目标： 当前高校机器人设备数量与学生数量不平衡是普遍存在的问题。随着人工智能技术的发展，机器人技术的教学和研究在高校中越来越受到重视。然而，机器人数量有限，导致无法满足所有学生同时进行机器人实验的需求。为解决这一问题，本研究提出了一种共享实验平台的设计，目的是实现机器人资源的分时共享。 2. NAO机器人的应用： 文档中提到的NAO机器人是目前学术领域广泛运用的类人机器人，也是机器人世界杯组委会指定的比赛机器人RoboCup的指定机器人。NAO机器人在高校的研究和教学活动中，从研究生逐渐扩展到本科生中。由于NAO机器人在高校中的应用，学生和教师对机器人的使用需求日益增加，这就要求机器人共享实验平台能够支持多用户的同时访问和实验。 3. 共享实验平台的设计理念： 本实验平台采用了多队列先来先服务排队模型，确保了实验平台的使用公平性。同时，平台通过实现身份验证、端口转发控制、状态控制和流量统计等技术，保证了实验平台的功能完善。此外，平台还支持了绝大部分对普通计算机实验机器人的支持，使得机器人本地模块和远程模块的开发环境得以实现。 4. NAOqi编程模式： NAOqi是运行在Linux和Windows操作系统上的计算机系统，它为操作机器人提供了应用程序接口(API)。通过这些API，可以实现控制机器人的运动、语音、视频等功能。这些API支持多种编程语言，包括但不限于Python、C++、Java等，实现了跨平台的使用。NAOqi编程模式包括本地编程和远程编程两种方式。本地编程模式下，机器人程序在Choregraphe中编写并上传到机器人运行；远程编程模式下，远程模块可以在计算机或机器人上运行，通过网络连接控制机器人。 5. 分时共享机制： 共享实验平台的核心是通过分时共享机制控制对机器人的网络访问。具体实现方法是通过教师机软件控制学生机对机器人的网络连接，以实现分时共享。分时共享机制的采用主要是基于NAO进程只支持与一个进程同时运行的特性，若允许多个远程模块同时运行则难以区分实验结果。 6. 实验平台的框架和硬件环境： 共享实验平台的框架设计包括教师机软件控制学生机对机器人的网络连接，提供登录、申请和查询状态的服务，并具备数据处理与统计功能。实验平台的硬件环境包括教师机、学生机、交换机和机器人等设备，这些设备利用双绞线或无线方式连接成局域网，支持无线连接的实验室可以将教师机、学生机与机器人通过无线路由器连接。 7. 使用效果和优势： 该共享实验平台在实际教学中投入使用后，被证明具有使用灵活、可扩展性好等特点。它有效提高了机器人的使用效率，方便了实验管理，并提高了规范化实验的水平。 通过上述内容，我们了解到机器人共享实验平台设计的核心是实现分时共享机制，以支持更多学生在有限的机器人资源下进行有效的实验学习和研究。通过NAOqi编程模式，学生能够以本地或远程方式控制NAO机器人，进行编程和实验。平台的采用实现了资源的最大化利用，促进了机器人技术在高校中的教学与研究。