Robot NAO matematikem

Abstract

Cielom práce je navrhnút aplikáciu na rozpoznávanie a výpocet matematických príkladov, ktorá beží na humanoidnom robotovi NAO od firmy Softbank Robotics. Práca je rozdelená do troch celkov. Prvý predstavuje robota NAO, jeho technickú a programovú výbavu. Dalej poskytuje strucnú históriu technológie OCR, oboznamuje so samotnou technológiou a princípmi, ktoré používa. Popísané sú aj jednotlivé použité funkcie knižnice OpenCV a matematického aparátu, ktorý sa za nimi ukrýva. Uvedený je aj zoznam použitých nástrojov a podmienky, ktoré musia byt splnené, aby aplikácia fungovala. V závere prvej casti je vyobrazený a popísaný vývojový diagram návrhu aplikácie. Druhý celok je venovaný podrobnému popisu programu, ktorý je vyvinutý v grafickom prostredí Choregraphe a v jazyku Python. Hlavné bloky kódu sú podrobne popísané a vysvetlené sú aj vstavané funkcie a balícky jazyka Python. Robot dokáže rozpoznat a vypocítat príklady od rovníc až po limity a integrály. Posledný celok je venovaný testovaniu a výsledkom. Aplikácia je riadená a ukoncená slovnými príkazmi, teda nemusí byt opätovne spuštaná. Projekt je možné využit na riešenie príkladov z tabule, papiera alebo na kontrolu správnosti. Do budúcnosti je možné rozšírenie na vysvetlenie konkrétnej problematiky, generovanie náhodných príkladov alebo použitie OCR casti na cítanie dokumentov, kníh a textov.

The aim of this thesis is to develop an application suited for equation recognition and solving. This application is designed to run on the humanoid robot NAO, developed by Softbank Robotics. The thesis is divided into three main sections. The first section introduces the robot, NAO his hardware and software specifications. Later on it deals with the history of OCR, the technology and its principles. OpenCV and its functions are described in detail including the mathematics involved. We give a list of tools used for this thesis and some requirements to make the application run properly. At the end of the first section a flowchart diagram is used to describe the design of the program. The second section is dedicated to a detailed description and explanation of the program which is developed in the Choregraphe suite with additional Python scripts. The main blocks of the code are explained in detail including some built-in functions and packages of the Python language. NAO is able to recognize and solve problems including basic equations, multiple variable equations, limits and integrals. The application is controled by words using speech recognition, so it does not have to be run over and over. The last section addresses testing and results. This project can be used to solve problems from the blackboard or written on a paper, or to check whether they are correct or not. For future development it is possible to add an explanation module, which would explain the topic in more detail, a random problem generator for the selected topic or use the OCR engine to create a document, book, text reader.