Choregraphe (Programm)

Choregraphe ist ein Programm zur Steuerung des NAO-Roboters . Das Programm verfügt üb er eine graphische Programmierschnittstelle, kann aber auch in Python oder C++ programmiert werden. Die Firmware-Version des NAO und die Version von Choregraphe müssen übereinstimmen.

Mehr zu Programmstruktur gibt es unter: Choregraphe - Workspace

Funktionen

Choregraphe ist ein Programm welches die Verbindung mit dem NAO und seiner eigenen Betriebssystem NAOqi herstellt. Dabei werden Netzwerkeinstellungen wie die IP-Adresse des NAO angezeigt.
Es können aber auch grundlegende Parameter verstellt werden, wie beispielsweise die Lautstärken, der Sprach- und Ton-Ausgabe des Roboters.
Neben der Programmierung können auch direkt Befehle an den NAO übermittelt werden. So gibt es vorgefertigte Elemente wie „aufstehen“ oder „hinsetzen“
Es können die Bilder der Kamera die im Kopf verbaut ist, übertragen werden.
Das Programm beinhaltet eine Funktion zum Simulieren des Programmablaufs in einer leeren Welt. Diese ist jedoch vereinfacht und beinhaltet nicht so viele simulierte Effekte wie Webots.

Installation

Das Programm ist ohne Lizenz für 90 Tage kostenfrei nutzen. Danach ist der Erwerb einer kostenpflichtigen Lizenz erforderlich.

Die Installation ist für Windows, Linux und Mac verfügbar und ist unter folgendem Link zu finden:

https://community.aldebaran.com/en/resources/software/language/en-gb

Die Installation beinhaltet das Programm Monitor. Monitor ermöglicht die Bilder der Kamera und die Sensorwerte eines NAO auszulesen.

Anwendung

Das Hauptprogramm von Choregraphe teilt sich in folgende Bereiche

Funktionsleiste
Projektcontainer
Bibliothek der verschieden Bausteine
Workspace
Time-Line
Zustand des Roboters
Kommandobereich
Applikationen und Simulation

Funktionsleiste

Symbol	Name	Funktion/Bedeutung
	newProjekt	erstellt ein neues Projekte.
	openProjekt	öffnet ein bereits erstelltes Projekt.
	saveProjekt	speichert das aktuelle Projekt.
	undo	macht den letzten Schritt rückgängig.
	undoDisable	erster Schritt in der Schrittliste erreicht.
	redo	wiederholt einenrückgängig gemachten Schritt.
	redoDisable	letzter Schritt in der Schrittliste erreicht.
	connect	verbindet Choregraphe mit den NAO oder einer Simulation. (dazu später noch mehr)
	connectTry	die Verbindung mit den NAO oder einer Simulation wird aufgebaut.
	connectDown	die Verbindung mit den NAO oder einer Simulation ist abgebrochen. Prüfen Sie, ob der NAO und das Netzwerk noch aktiv sind.
	disconnect	bricht die aktuelle Verbindung ab.
	noConnect	es besteht keine Verbindung, daher kann keine Verbindung abgebrochen werden.
	upload+Play	läd das im Workspace erstellte Programm auf den NAO und spielt es ab
	uploadDisable	es besteht keine Verbindung, daher kann kein Programm auf den NAO geladen werden.
	stopProgram	stoppt das aktuelle Programm auf den NAO
	stopDisable	es besteht keine Verbindung, daher kann kein Programm auf den NAO gestoppt werden, oder das Programm ist bereits terminiert
	Debug	Zeigt die Syntaxfehler im Programm. Ist nur aktiviert wenn sich Syntaxfehler im Programm befinden.
	noDebug	Es gibt keine Syntaxfehler
	behavior	Zeigt die Übertragungsleistung/Rechenleistung des Programms zum Nao. Das Programm wird nicht ausgeführt.
	behaviorRun	Zeigt die Übertragungsleistung/Rechenleistung des Programms zum Nao. Das Programm wird übertragen / läuft.
	behaviorBusy	Zeigt die Übertragungsleistung/Rechenleistung des Programms zum Nao. Das Programm ist vollständig ausgelastet.

Verbindung mit dem NAO oder einer Simulation aufbauen

Nachdem der -Knopf angeklickt wurde, öffnet sich das Verbindungsfenster. Hier wird eine Liste mit allen verfügbaren NAO-Robotern im Netzwerk angezeigt. Der Stern markiert bevorzugte Roboter.

Mit einem Rechtsklick auf die Spalte eines Roboters öffnet man ein Pop-Up, welches eine direkten Link zu Webpage des jeweiligen NAO anzeigt. Zudem können die LED getestet werden und die IP-Adresse aktualisiert werden.

Sollte ein NAO nicht automatisch erkannt werden, so kann er manuell durch seinen Port oder seine IP-Adresse nachgetragen werden. Man kann die IP-Adresse erfahren, indem man bei einem angeschalteten NAO für eine Sekunde auf seine Brusttaste drückt.

Sollte kein NAO zu Verfügung stehen so kann über die Menüleiste unter „Connection“ auch ein virtueller NAO erstellt werden. Dieser verfügt jedoch über weniger physikalische Effekte als eine Simulation von Webots und ist daher realitätsfremder.

Symbol	Bedeutung
	Funktionsfähiger NAO Der NAO hat noch keinen Befehl erhalten. Man kann eine Verbindung zu ihm aufbauen.
	Aktiver NAO Der NAO ist grade beschäftigt. (z.B. durch den Boot-Prozess oder einen anderen PC) Es ist nicht möglich eine Verbindung zu dem NAO auf zubauen.
	Virtueller NAO Hierbei handelt es sich um Simulation oder eine veraltete Simulationsadresse im Netzwerk. Achten Sie darauf mögliche Simulationen nach beenden des Projektes zu schließe, da diese immer noch angezeigt werden, jedoch keine Verbindung zu Ihnen möglich ist

Projektcontainer

Im Projektcontainer befinden sich alle Dateien auf die das Programm zugreift. Hier können auch externe Dateien integriert werden um den Funktionsumfang von Choregraphe zu erhöhen. So können beispielsweise Tonspuren eingefügt werden. Dabei sollten die Datei in komplexeren Programmen in Ordnern angelegt werden um eine Übersicht zu gewährleisten.

Symbol	Name	Funktion
	contentImport	Importiert neue Dateien
	contentExport	Exportiert eingebundene Daten
	RemoveSelection	Entfernt eingebundene Daten aus dem Projektcontainer
	createFolder	Legt einen neuen Ordner an

Bibliothek der verschieden Bausteine (In Bearbeitung)

Standartmäßig enthält die Block-Bibliothek eine Suchfunktion und die drei Bibiliotheken „standard“, „advanced“ und „tablet“.

In den einzelnen Bibliotheken findet man Unterordner die die verschiedenen Blöcke beinhalten.

Symbol	Name	Funktion
	newLibrary	Legt eine neue Bibliothek in der Blöcke eingefügt werden können.
	openLibrary	Öffnet eine bereits gespeicherte Bibliothek.
	saveLibrary	Speichert die aktuell bearbeitete Bibliothek.
	saveLibraryAs	Speichert die aktuell bearbeitete Bibliothek mit der Möglichkeit Eigenschaften zu ändern.
	saveAllLibrarys	Speichert alle aktuell bearbeiteten Bibliotheken

Die drei elementaren Blöcke sind

Symbol	Name	Funktion
	Diagram	Diagram ist der Standartblock in dem ohne Bearbeitung nichts passiert. Man kann alle Eingänge und Ausgänge nach belieben bearbeiten. Alle anderen Blöcke können hier integriert werden.
	Timeline	Die Timeline ermöglicht das Verwenden einer Zeitachse. Dadurch können Befehle in Abhängigkeit der Zeit reagieren.
	Python Script	Ermöglich das Einbinden eines Quellcode basierten Elementes. Dieses Element enthält nur das Grundgerüst und hat wie der Diagrammblock ohne eine Änderung keinen Einfluss auf das Programm

Für weitere Blöcke steht der Artikel Blockbibiliothek zu verfügung:

http://193.175.248.52/wiki/index.php/Choregraphe_-_Blockbibiliothek

Für mehr Informationen und Tutorals zum Thema Python gibt es unter:

http://193.175.248.52/wiki/index.php/Python

Workspace

Hauptartikel: Choregraphe Workspace

Der Workspace ist der wohl wichtigste Bereich in ihm werden alle Blöcke aus der Blocke integriert und verbunden. Der gesamte Programmablauf wird hier dargestellt. Dabei kann sowohl grafisch als auch quellcodebasiert programmiert werden.

Time-Line

Die Timeline gibt zwei wesentliche Dinge an:

Der Ebene in der man sich befindet. Dies dient der Orientierung bei einem Verschachtelten Programm
Der Zeitliche Ablauf. Dieser erscheint nachdem ein „Timeline“-Block eingefügt wurde

Das erste Element (auch als „oberstes Element“ genannt), ist immer „root“. Hier beginnt das Programm.

Verschachtelung

Diese Funktion ist besonders bei komplexen Programmen wichtig. Mit dem „Diagramm“-Block können neue Ebenen erzeugt werden um das Hauptprogram in funktionale Einheiten zu teilen. Auch eine Vielzahl an Standartblöcken besitzt Verschachtelte Elementen.

Zeitlicher Ablauf

Diese Funktion ist besonders bei zeitabhängigen Funktionen wichtig. Hier kann eingestellt werden, wann und wie lange eine bestimmte Aktion ausgeführt werden sollte. Oft ist es wünschenswert Sensoren und Aktoren bis zu einem bestimmten Zeitpunkt anzusprechen. Dies kann bei parallelen Arbeiten hilfreich sein.

Außerdem können hier Keyframes angelegt werden. Keyframes sind feste Positionen die der NAO einnehmen kann. Sollten sich mehrere Keyframes in der Leiste befinden so nutzt der NAO die Zeit die zwischen den Keyframes ist, um die folgende Postition einzunehmen. Dabei wird die Anspannung der Gelenke in Abhängigkeit der Zeit interpoliert, was eine flüssige Bewegung erzeugt. Dabei sollte beachtet werden, dass zwischen den Keyframes genug Zeit ist. Es in den ersten Frames sollte kein Keyframe sein da der NAO ruckarbtig reagieren könnte, was zum Fall führen könnte. Mit diesen Schritten kann beispielsweise eine Tanz-Choreographie einstudiert werden.

Zustand des Roboters

In der rechten oberen Zeile befindet sich die Zustandsleiste. Mit Ihr kann das Verhalten des Roboters angepasst werden.

Symbol	Name	Funktion/Bedeutung
	volume	Durch klicken erscheint ein Schieder der die Lautstärke regelt.
	volumeMute	Der NAO ist lautlos/ keine Verbindung zum Roboter
	AnimationOn	Der NAO verliert nachdem er eine Position erreicht hat langsam seine Kraft. Das schont die Motoren.
	AnimationTurn	Der NAO bewegt sich nur bedingt oder ist im Wechsel zwischen den Modi
	AnimationOff	Der NAO bleibt starr. Dieser Modus ist sehr anspruchsvoll für die Motoren und sollte daher vermieden werden.
	autoLifeOn	Der NAO steht um schnell reagieren zu können.
	autoLifeOff	Der NAO kniet um Energie zu sparen.
	modeWake	Der Roboter ist einsatzbereit. Durch klicken auf den Knopf mit dem Mond wechselt der Roboter in einen Energiesparmodus.
	modeRest	Der Roboter ist im Energiesparmodus. Durch klicken auf den Knopf mit der Sonne ist der Roboter wieder einsatzbereit
	batteryGreen	Batterie über 60% geladen
	battaryOrange	Batterie unter 60% geladen
	BatteryRed	Batterie unter 20% geladen, Vorsicht!

Kommandobereich

Der Kommandobereich teilt sich in zwei Bereiche auf. Diese können durch Klicken auf den unteren Tab gewechselt werden.

Die Postionsbibliothek
Videoübertragung

Positionsbibliothek

Mit der Positionsbibliothek können dem Roboter direkt Posen übergeben werden. Dabei sollte bedacht werden dass einige Positionen nicht lange gehalten werden können. Für virtuelle NAO die mit Webbots erstellt wurden gilt dies nicht. Sie können jede Pose beliebig lange halten.

Symbol	Name	Funktion/Bedeutung
	openLibray	Öffnet eine Bibliothek mit bereits gespeicherten Posen
	exportLibrary	Speichert die aktuellen Posen
	newPosition	Neue Pose erstellen Hinweis: man kann Screenshots von der aktuellen Position machen

Videoüberwachung

Bei der Videoüberwachung kann das Bild des NAO angezeigt werden. Außerdem findet man hier die Möglichkeit Objekte zu erkennen und Datenbanken von erkannten Objekten zu laden/speichern.

Symbol	Name	Funktion/Bedeutung
	videoPlay	Startet die Aufnahme
	videoStop	Stoppt die Aufnahme
	videoLearn	Lasst den NAO Objekte speichern. Nach drücken des Knopfes startet ein 4-Sekunden-Countdown nachdem die Konturen eines Objektes erkannt werden. Das erkannte Objekt wird in Zukunft im Raum wieder erkannt.
	importData	Importiert eine Datenbank von gespeicherten Objekt von dem PC nach Choregraphe
	exportData	Speichert die Datenbank von gespeicherten Objekt (.vrd)
	clearData	Dieser Knopf löscht die Datenbank der erkannten Objekte. Es wird empfohlen die Datenbank zu sichern bevor man sie löscht.
	sendData	Übergibt eine gespeicherte Datenbank mit erkannten Objekten an den NAO

Applikationen und Simulation

Der Bereich „Applikationen und Simulation“ teilt sich in zwei Bereiche auf. Diese können ähnlich wie beim Komandobereich durch Klicken auf den unteren Tab gewechselt werden.

Applikationen

Unter Applikationen findet man alles was mit der Übertragung der Programm-Dateien von Choregraphe zum NAO zu tun hat. Man kann einsehen welche Programme grade abgespielt werden, oder auch einzelne Programme staren/beenden.

Symbol	Name	Funktion/Bedeutung
	installProg	Installiert das derzeit geöffnete Projekt auf den NAO.
	removeProg	Löscht die ausgewählten Verhalte.
	defaultBehavior	Setzt das ausgewählte Verhalten als Standardverhalten.
	stopAll	Stoppt alle Verhalten die derzeit auf dem Roboter laufen.

Ausführungsstatus

Symbol	Name	Funktion/Bedeutung
	behavNRun	Das Verhalten läuft nicht. Durch Klicken wird es gestartet.
	behavLoad	Das Verhalten wird geladen.
	behavRun	Das Verhalten läuft. Durch Klicken wird es gestoppt.
	behavNLoad	Das Verhalten wird gelöscht.

Robot View

Robot View ist eine Simulation des realen oder virtuellen NAO. Hier wird gezeigt was der NAO im aktuellen Moment macht. In diesem Bereich kann eingestellt werden was der NAO in seiner Bildverarbeitung verarbeiten soll und was nicht.

Symbol	Name	Funktion/Bedeutung
	simInfo	Zeigt/verbirgt Informationen an der linken Ecke
	simRepresent	Zeigt/verbirgt erkannte Objekt
	simTracking	Verhindert dass der NAO seine Position erkennt/speichert
	simActuator	(De)aktivieren Verfolgung von Aktorwerte. Wenn diese Option aktiviert, wird der Roboter auf dem Display eingefroren werden, um die CPU auf den Roboter zu schonen.
	simDistance	Zeigt/verbirgt Entfernungsbereiche
	simFace	Zeigt/verbirgt erkannte Gesichter

Häufige Probleme

Im Choregraphe sind plötzlich einige Boxen rot

Der Fehler Tritt auf wenn einige Boxen nicht bei dem virtuellen NAO simuliert werden können. Verbinden Sie Choregraphe mit dem physischen NAO und spielen Sie Ihr Programm auf.
Eine weitere Möglichkeit ist es wenn eine Box (Zustand) nicht verlassen werden kann. Bauen Sie ihren Signalflussplan anders auf.

Im Choregraphe lässt sich das Programm nicht auf den NAO laden obwohl ein Programm kürzlich erst von demselben Rechner übertragen wurde, oder es kann keine Verbindung aufgebaut werden, obwohl schon mal eine Verbindung bestand.

Sollte ein Programm nicht terminieren, so kann es dazu führen dass der Roboter nicht mehr ansprechbar ist. Starten Sie den NAO und Choregraphe neu.