1 NAO机器人硬件

1.1 红外线

红外线发射角度-60°~+60°，波长940nm.

1.2 超声波(声纳)

NAO能够探测前方0.25~2.55m内是否有障碍物，探测角度60°，超声波频率为49kHZ.

1.3 传感器

1.3.1 接触传感器

触摸、按压、划过接触传感器可以出发接触传感器产生电信号，进而完成向机器人输入信息.

头部：前中后三个触摸传感器。

手部触摸传感器，脚前部的碰撞传感器(也起到缓冲作用)。

胸前：长按、短按、连按。

开机：按胸前按钮。

报IP地址：在开机并且联网状态下，按胸前按钮。

关机：在开机状态下，按胸前按钮。

自主生活状态：连续按两次胸前按钮进入或退出。

1.3.2 惯性传感器：测量身体状态以及加速度，包括2个陀螺仪，1个加速度计。

1.3.3 位置传感器(MRE磁性编码器)：测量机器人自身关节位置，36个。

1.3.4 压力传感器：每只脚上有4个压力传感器，用来确定每只脚重心的位置。在行走过程中，NAO根据重心为在进行不太调整以保持身体平衡。

1.4 发光二极管LED

头部传感器周围：12个LED

耳部：2*10个16级蓝色LED, 眼部2*8个全彩色LED, 胸前按钮和双足各有1个RGB全彩色LED.

1.5 执行器: 包括安装在各关节处的直流电机、超声波发送器、LED等。

2 NAO关节运动模型

2.1 使用的坐标系

笛卡尔坐标系，X轴指向身体前方，Y为由右向左方向，Z轴为垂直向上方向。

2.2 关节运动分类

沿Z轴方向的旋转称为偏转(Yam), 沿Y轴的旋转称为俯仰(Pitch)，沿X轴方向的旋转称为横滚(Roll).

2.3 关节命名规则

关节名称由 部件名 + 动作名两部分组成，例如头部左右转的关节名为HeadYam，实现抬头低头的关节名为HeadPitch.

机器人的某些简单动作由一个关节的运动即可完成，复杂的动作需要由多个关节共同完成。

2.4 关节运动范围

头部两个自由度分别控制Nao脑袋的扭转，其中控制头部关节在Z轴扭转的范围为-120°到120°，在Y轴前后运动的范围为-39°到39°；

左右手臂各有5个自由度且呈对称分布，肩关节控制Y轴前后运动的范围为-120°到120°，控制Z轴左右运动的范围为0°到95°，

肩关节控制在X轴扭转的范围为-90°到0°，

肘关节控制在Z轴运动的范围为-120°到120°，

腕关节控制在X轴扭转的范围为-105°到105°；

Nao的左右手上各有一个自由度，其控制Nao的手部的打开或合拢；

Nao左右腿的关节除髋关节和踝关节外其余均呈对称分布的，

左髋关节控制腿部在Y轴前后运动的范围为-104.5°到28.5°，

左髋关节控制腿部在X轴左右运动的范围为-25°到45°，

左踝关节控制在Y轴前后运动的范围为-70.5°到54°，

左控制X轴左右运动的范围为-45°到25°，

右髋关节控制腿部在Y轴前后运动的范围为-104.5°到28.5°，

右髋关节控制腿部在X轴左右运动的范围为-45°到25°，

右踝关节控制在Y轴前后运动的范围为-70.5°到54°，

右踝关节控制X轴左右运动的范围为-25°到45°；

膝关节控制腿部在Y轴运动的范围为-5°到125°；

髋部存在一个控制其髋部在Y轴运动的自由度，其运动范围为-65.62°到42.44°。

2.5 NAO的自由度

机器人能够独立运动的关节数目称为机器人的运动自由度。头部有两个关节，可以做偏转(Yam)和俯仰(pitch)，因此，头部的自由度为2.

全身共有26个自由度。

3 NAOqi框架

NAOqi是NAO机器人运行的主软件，进行NAO编程主要在NAOqi框架下进行。

NAOqi提供了操作机器人的核心API，提供了数以千计的在控制运动、语音、视频等方面的函数，可以满足机器人在

资源、事件、并行、同步等方面的一般需要。尽管NAOqi的动作、音频、视频等不同模块差异很大，NAOqi使用结

构一致的数据模型来表示信息，为调用不同模块设计了相同的编程模式，各个模块与ALMemory信息共享使用相同的

结构，这些都降低了NAO程序设计的复杂性。

4 远程登陆NAO

4.1.利用WinSCP下载上传文件

启动WinSCP，在登录窗口中选择SCP协议，输入NAO的IP地址，端口号选择22，用户名和密码都填nao，点击“登录”按钮，进入WinSCP主界面。

登录后NAO的初始目录为“/var/persistent/home/nao”，与“/home/nao”目录的内容相同，用户nao对该目录具有读写权限。在WinSCP中通过在

本地文件和NAO机器人文件间简单的“拖拽”操作就可以实现文件的上传和下载。选中目录中的文件，点击右键，在弹出菜单中，可以进行删除、重命

名、更改文件属性等操作。

4.2.利用Putty远程登录NAO

启动Putty，在配置窗口中输入机器人IP地址，端口输入22(SCP协议端口)，点击“打开”按钮，在弹出的窗口中输入用户名nao和密码nao，进入

NAO的远程控制状态。

监控NAOqi

NAOqi是机器人运行的主要软件。NAOqi不运行，机器人的任何行为都无法完成。在机器人启动过程中，NAOqi会自动启动，脚本/etc/init.d/naoqi管理NAOqi的启动过程。

控制NAOqi的命令包括如下4条：nao start、nao stop、nao restart和nao status。

(1) nao start命令：启动NAOqi。

(2) nao stop命令：停止NAOqi。

(3) nao restart命令：重新启动NAOqi。

(4) nao status命令：显示NAOqi运行状态。

4.3.Python库安装

pip是Python中常用的包管理工具，在NAO机器人预装的Python2.7安装包中，pip不是默认安装的。

(1)下载pip安装文件。下载地址:https://pypi.python.org/packages/source/p/pip/pip-10.0.1.tar.gz。

(2)将下载到本地的pip-10.0.1.tar.gz利用WinSCP上传到NAO的/home/nao目录下。

(3)登录Putty，使用su命令将用户由nao切换到root，密码为root。root用户对“/usr/lib/ python2.7/site-packages”目录拥有写权限。

(4)在NAO上运行如下命令：

tar -xzvf pip-10.0.1.tar.gz

cd pip-10.0.1

python setup.py install

tar是linux的解压缩命令，运行后将pip安装文件解压缩到/home/nao/pip-10.0.1目录下，文件中包括pip的安装文件setup.py。最后利用

python运行setup.py完成安装。安装完成后，可以在NAO的Python库目录“/usr/lib/python2.7/site-packages”下看到新安装的pip相关目录。