สวัสดีครับ ในบทความที่ผ่านมาได้นำเสนอเกี่ยวกับหุ่นยนต์ฮิวมานอยด์ในรุ่นทั่วไปมาแล้ว แต่มีอีกลีกหนึ่งของฟุตบอลหุ่นยนต์ที่ได้รับความนิยมไม่แพ้กันก็คือ Standard Platform League ครับ ซึ่งลีกนี้จะใช้หุ่นยนต์ NAO ในการแข่งขัน ในฉบับนี้เราจะไปทำความรู้จักกับหุ่นยนต์ตัวนี้กันครับ

หุ่นยนต์ NAO คือหุ่นยนต์รูปทรงมาตรฐานที่แข่งอยู่ใน Standard Platform League (ขอเรียก Standard Platform League สั้นๆว่า SPL นะครับ) ในการแข่งขันลีกนี้ ผู้ร่วมแข่งขันจะพัฒนาเฉพาะโปรแกรม เพื่อควบคุมหุ่นยนต์ NAO เข้าแข่งขันกัน โดยใช้เกมฟุตบอลเป็นตัวตัดสินครับ ก่อนจะไปลงลึกในรายละเอียดหุ่นยนต์ ขอเท้าความไปยุคแรกเริ่มของลีก SPL นิดหนึ่งครับ ในยุคแรกเริ่มนั้น SPL ใช้หุ่นยนต์สุนัข Aibo ของบริษัทโซนี่เป็นหุ่นยนต์ในการแข่งขัน การแข่งขันได้รับความนิยมมาก เนื่องจากพัฒนาง่ายมี 4 ขา จึงไม่ต้องกังวลในการล้ม ต่อมาฐานความรู้ในด้านการพัฒนาหุ่นยนต์สองขานั้นมีมากขึ้น และฮาร์แวร์ก็สามารถพัฒนาตอบสนองได้ดีขึ้น ดังนั้นเดือนกรกฎาคม ปี 2007 ที่ประชุมคณะกรรมการ World Robocup จึงมีมติให้ NAO แทนที่ Aibo ในการแข่งขัน SPL ครับ

NAO จึงถูกบรรจุให้เป็น SPL ตั้งแต่ World Robocup 2008 เป็นต้นมา ในการแข่งขันครั้งแรกที่เมือซูโจว ประเทศจีน มีสถาบันการศึกษาส่งเข้าร่วมทั้งหมด 15 แห่ง มีหุ่นยนต์ NAO เข้าร่วม 30 ตัว ในปี 2009 ณ เมืองกราซ ประเทศออสเตรีย มีทีมร่วมเข้าแข่งขัน 24 ทีม มีหุ่นยนต์ NAO กว่า 100 ตัวเข้าร่วม นับเป็นลีกที่เติบโตเร็วมากทีเดียวครับ สาเหตุที่มีผู้เข้าแข่งขันเยอะ ก็คงเนื่องมาจากการที่ไม่ต้องไปห่วงเรื่องทางด้านพัฒนาฮาร์ดแวร์ และหุ่นของทุกทีมก็เหมือนกัน จึงไม่มีข้อได้เปรียบทางกายภาพ ทุกทีมจึงมุ่งพัฒนาทางด้านซอฟท์แวร์ด้านเดียวอย่างเต็มที่

หุ่นยนต์ NAO ถูกพัฒนาโดยบริษัท ALDEBARAN Robotics ประเทศฝรั่งเศส ซึ่งทางบริษัทผู้ผลิตนั้นวางให้ NAO เป็นหุ่นยนต์ที่สามารถพัฒนาได้ตั้งแต่ขั้นเริ่มต้นทีเดียว โดยผู้พัฒนาสามารถที่จะซื้อแยกชิ้นส่วนได้ครับ

โดย NAO T2 นั้นจะมีองศาอิสระอยู่ที่ 2 องศา คือซื้อมาศึกษาเรื่องการหมุนคออย่างเดียว NAO T14 จะมีที่คอ 2 องศาอิสระ และแขนอีกข้างละ 6 ตัวนี้ไว้ใช้ศึกษาและพัฒนาร่างกายส่วนบนครับ ถ้าอยากวิจัยกันแบบเต็มๆทั้งตัวแล้วล่ะก็ ต้องซื้อ NAO H25 ครับ แต่ก็ยังมีเลือกที่จะไม่เอาการเคลื่อนไหวบางส่วนได้ ก็คือ NAO H21 ซึ่งใน World Robocup soccer ก็ใช้ตัวนี้ครับ (โดยตัดการหยิบจับของมือ และการหมุนแขนบางจุดออก) ส่วนเรื่องราคาก็เริ่มตั้งแต่ 1,000-12,000 เหรียญยูโรครับ

หุ่นยนต์ NAO จะใช้โปรแกรม Choregraphe ซึ่งพัฒนาโดยบริษัท ALDEBARAN Robotics โดยโปรแกรมนี้จะใช้ควบคุมมอเตอร์ในส่วนต่างๆของหุ่นยนต์ให้สามารถทำงานได้ตามที่ต้องการ ซึ่งตัวโปรแกรมเป็นแบบการควบคุมแบบใช้ภาพเป็นสื่อกลางในการควบคุม (intuitive graphic interface) และตัวคำสั่งที่ใช้ก็มีลักษณะเป็นบล็อกสำเร็จ ผู้โปรแกรมสามารถที่จะดึงมาใช้ต่อกันเป็นคำสั่งต่อเนื่องได้เลยทันที ทำให้สามารถควบคุมหุ่นยนต์ได้อย่างง่ายดายโดยที่ผู้พัฒนาไม่จำเป็นต้องรู้ด้านโปรแกรมมิ่งมากนัก จึงเหมาะกับผู้พัฒนาในขั้นต้น นอกจากนั้นโปรแกรมยังรองรับภาษา C++ , Urbi และ Python โปรแกรมจึงมีความยืดหยุ่นเป็นอย่างมาก เหมาะที่จะพัฒนาในขั้นสูงต่อไปครับ

มาดูกันในด้านกายภาพบ้างครับ หุ่นยนต์ NAO เป็นหุ่นยนต์ที่มี 25 องศาอิสระ แบ่งเป็นส่วนต่างๆดังตารางข้างล่างนี้ครับ

ข้อมูลจำเพาะ

-ส่วนสูง 58 เซนติเมตร

-น้ำหนัก 4.3 กิโลกรัม

คอนโทรเลอร์

-dsPICS microcontrollers

-x86 AMD GEODE 500MHz CPU 256 MB SDRAM 2 GB flash memory

-OS : Embedded Linux

จำนวนองศาอิสระในส่วนต่างๆ

-ศีรษะ 2 องศาอิสระ

-แขน 5 องศาอิสระ ในแต่ละแขน

-สะโพก 1 องศาอิสระ

-ขา 5 องศาอิสระ ในแต่ละขา

-มือ 1 องศาอิสระ ในแต่ละมือ

มอเตอร์ที่ใช้ในการหมุนข้อต่อ เป็นมอเตอร์ที่ถูกสร้างขึ้นมาเป็นพิเศษเพื่อหุ่นยนต์ NAOโดยเฉพาะ การควบคุมมอเตอร์ใช้ระบบเซอร์โว ซึ่งสามารถที่จะควบคุมตำแหน่งและกำลังได้อย่างแม่นยำ โดยค่าความถี่ที่ใช้ในการควบคุมเท่ากับ 10 ms มือของ NAO จะมี 3 นิ้ว สามารถที่จะใช้หยิบจับสิ่งของเล็กๆได้ โดยมีข้อแม้ว่าของนั้นต้องมีน้ำหนักไม่เกิน 300 กรัมครับ

NAO เป็นหุ่นยนต์ที่มีเซนเซอร์อยู่มากมายในหลายๆจุด เพื่อรองรับการพัฒนาของผู้ใช้ ซึ่งเซนเซอร์มีตามจุดต่างๆดังนี้ หัวของ NAO จะมี Hall effect sensors อยู่ 32 ชุด ซึ่งทำให้ผู้พัฒนาสามารถที่จะใช้งานได้หลากหลายรูปแบบกับเซนเซอร์ตัวนี้ ด้วยการวางนิ้วลงเฉยๆ หรือการลูบที่หัวของ NAO ก็จะได้ค่าของสัญญาณไฟฟ้าที่แตกต่างกัน ซึ่งสามารถนำไปเขียนคำสั่งได้หลายรูปแบบครับ

หัวของ NAO มีไมโครโฟน 4 ตัว และลำโพง 2 ตัว ซึ่งไมโครโฟนสามารถแปลคลื่นสัญญาณของเสียงเป็นสัญญาณทางไฟฟ้า ทำให้ผู้พัฒนาสามารถที่จะเขียนโปรแกรมให้ NAO รับคำสั่งได้จากเสียงดัวยครับ และไมโครโฟนทั้ง 4 ตัว ยังช่วยให้ NAO สามารถที่จะแยกทิศทางที่มาของเสียง และความดังค่อยของเสียงได้อีกด้วย ส่วนลำโพงจะทำหน้าที่ในการสร้างเสียงพูดให้กับ NAO ซึ่งเสียงจะใช้การสังเคราะห์จากโปรแกรมขึ้นมาครับ และ NAO ยังสามารถที่จะเล่นไฟล์ได้หลากหลายฟอร์แมทอีกด้วย ในงานแข่งขันหุ่นยนต์ที่ผ่านมา ผมยังเห็นผู้ผลิตเอามายืนร้องเพลงด้วยครับ น่ารักมาก ^_^ ผู้ผลิตยังใส่โปรแกรมรับรู้ภาษาเบื้องต้นในตัวหุ่นยนต์ไว้ 2 ภาษาด้วยกันคือภาษาอังกฤษ และฝรั่งเศส และยังตั้งใจจะพัฒนาเพิ่มเติมอีก 6 ภาษาด้วยกันคือ ภาษาดัชท์ เยอรมัน อิตาเลี่ยน สเปนนิช จีนกลาง และเกาหลีครับ ถ้าบ้านเราสั่งซื้อเยอะๆ คงพัฒนาภาษาไทยขึ้นมาอีกภาษาครับ ^_^

การมองเห็นของ NAO จะมีกล้องอยู่ 2 ตัว เป็นกล้อง CMOS 640x480 pixels 30 Frame/s ซึ่งผู้พัฒนาสามารถที่จะเขียนโปรแกรมให้ NAO สามารถที่จะมองหาวัตถุ การมองตามวัตถุ หรือแม้กระทั่งการรับคำสั่งจากการเห็นภาพก็ได้ครับ

ลำตัวของ NAO ถูกติดตั้งระบบสร้างและรับคลื่นความถี่เสียงอัลตร้าซาวน์ไว้ ทำให้ NAO สามารถรู้ถึงสิ่งกีดขวางข้างหน้าได้นอกจากนี้ยังมี IMU (Inertial measurement unit) อยู่ในตัว ซึ่งประกอบด้วย accelerometer (3 แกน) และ gyrometer (2 แกน) ซึ่งทำให้หุ่นยนต์สามารถรู้สถานะของตนเองว่าล้มอยู่หรือเปล่า นอกจากนั้น IMU ยังช่วยให้ข้อมูล ซึ่งสามารถนำไปใช้ประกอบการเขียนคำสั่งที่ใช้ในการทรงตัวได้อีกด้วย

ที่เท้าของ NAO จะมี pressure sensor ซึ่งจะสามารถวัดค่าที่เปลี่ยนแปลงความดันที่เกิดขึ้นกับเท้าได้ จึงสามารถนำไปใช้เป็นข้อมูลในการควบคุมการทรงตัวของ NAO ได้ดียิ่งขึ้นอีกด้วย

นอกจากเซนเซอร์ดังกล่าวที่ได้พูดถึงแล้ว NAO ยังมี LED ตามจุดต่างๆของร่างกายมากมายเลยทีเดียวครับ บริเวณหัว ตา หู ลำตัว และเท้า ซึ่ง LED พวกนี้เราสามารถใช้บอกสถานะ การทำงานต่างๆของหุ่นยนต์ได้ และยังใช้สื่อแสดงอารมณ์ของหุ่นยนต์ได้อีกด้วยครับ

ระบบการติดต่อกับ NAO หุ่นยนต์ตัวนี้ทางผู้ผลิตได้สร้างช่องทางการติดต่อสื่อสารกับหุ่นยนต์ไว้หลายช่องทางทีเดียวครับ ซึ่งประกอบด้วย Wi-Fi (IEEE802.11g) Ethernet connection และยังมี infrared อีกด้วย

นับได้ว่า NAO เป็นหุ่นยนต์ที่เพียบพร้อมไปด้วยอุปกรณ์ต่างๆ ที่ทันสมัย ความสามารถสูง รอให้ผู้พัฒนาเอาไปสร้างสรรค์ความสามารถกันให้เต็มที่ ส่วนหุ่นยนต์จะมีความสามารถได้มากหรือฉลาดแค่ไหน นั่นก็ขึ้นกับผู้พัฒนาแล้วครับ อ่านมาถึงตรงนี้แล้วผมคิดว่าคงมีหลายท่านอยากได้เอามาพัฒนากันบ้างแล้วล่ะสิ ใครที่อยากได้มาเชยชมก็คงต้องรีบเก็บเงินกันแล้วแล้ว ผู้อ่านท่านใดอยากทราบข้อมูลเพิ่มเติมสามรถเข้าไปดูได้ที่นี่ http://www.aldebaran-robotics.com/ สำหรับฉบับนี้สวัสดีครับ

ภาพทั้งหมดนำมาจาก http://www.aldebaran-robotics.com/