TurtleReal2 ー Raspberry PiとROSで動かす安価な2

TurtleReal2
ー Raspberry PiとROSで動かす安価な2軸駆動ロボット Ver.2 －
第七回ROS勉強会 2015/10/4
目次
1. TurtleRealとは
2. 目的
3. 特徴
4. Turtulerealの進化
5. レーザーレンジファインダ
6. ステッピングモータ採用のメリット・デメリット
7. TurtleReal2構造
8. ハードウェア
8.1 ハードウェアブロック図
8.2 コスト
9. ソフトウェア
9.1 ソフトウェア構成
9.2 PC・RaspberryPi間通信
9.3 Twistメッセージ
10. 結論
第七回ROS勉強会 2015/10/4
2
1. TurtuleRealとは
TurtleSimはROSでよく使われるウミガメロボットのシ
ミュレーター、それを実機化したのがTurtleReal
操作ノード
Turtlesim
第七回ROS勉強会 2015/10/4
トピック
シミュレータ
ノード
Turtlesimのグラフ
3
2. 目的
ROSで動く安価なロボットでSLAMを試してみたい。
DCモータと位置センサで１号機を製作したが
走行環境に制限があった。
ステッピングモータ搭載の２号機の製作
第七回ROS勉強会 2015/10/4
4
3. 特徴
(1) 安価（ロボット本体¥7000台）、小型
(2) Raspberry PiとROSでロボットを制御
(3) レーザーレンジファインダー搭載
第七回ROS勉強会 2015/10/4
5
4. TurtleRealの進化
TurtleReal1
TurtleReal2
TurtleReal2
+
レーザレンジファインダ
レーザレンジファインダ
SLAMなど
ソフトウェアをメインと
した次のステップへ
第七回ROS勉強会 2015/10/4
6
5. レーザーレンジファインダ
赤外線レーザポインタ＋Webカメラ＋OpenCVで安価
（¥6000台）なレーザレンジファインダを製作
レーザーレンジファインダ
レーザーレンジファインダからのLaserScanメッセージを
rvizで可視化
第七回ROS勉強会 2015/10/4
7
6. ステッピングモータ利用のメリット・デメリット
一号機の問題を解決するためステッピングモータを採用
●メリット
・制御が簡単（オープンループ）
・ダイレクトドライブなので機構のガタがない。
●デメリット
・モータ自体が高価（¥4000）
→　安いモータが見つかった（¥700）
・モータ軸に直接付けられるタイヤが高価（¥5000）
→　模型用モータの利用（¥600）
・消費電流が大きい
→　モータドライバのPWM制御で電流抑制
第七回ROS勉強会 2015/10/4
8
目次
1. TurtleRealとは
2. 目的
3. 特徴
4. Turtulerealの進化
5. レーザーレンジファインダ
6. ステッピングモータ採用のメリット・デメリット
7. TurtleReal2構造
8. ハードウェア
8.1 ハードウェアブロック図
8.2 コスト
9. ソフトウェア
9.1 ソフトウェア構成
9.2 PC・RaspberryPi間通信
9.3 Twistメッセージ
10. 結論
第七回ROS勉強会 2015/10/4
9
7. TurtleReal2構造 (1/5)
ステッピングモータに付いているプーリに穴を開けて模
型用タイヤを取り付けることで低コストを実現
第七回ROS勉強会 2015/10/4
10
7. TurtleReal2構造 (2/5)
ステッピングモータをアルミフレームに固定
第七回ROS勉強会 2015/10/4
11
7. TurtleReal2構造 (3 /5)
２つのモータをアルミフレームに固定した状態
第七回ROS勉強会 2015/10/4
12
7. TurtleReal2構造 (4/5)
モータドライバ等の回路基板をアルミフレームに載せる。
第七回ROS勉強会 2015/10/4
13
7. TurtleReal2構造 (5/5)
Raspberry Piを取り付けて完成！
第七回ROS勉強会 2015/10/4
14
目次
1. TurtleRealとは
2. 目的
3. 特徴
4. Turtulerealの進化
5. レーザーレンジファインダ
6. ステッピングモータ採用のメリット・デメリット
7. TurtleReal2構造
8. ハードウェア
8.1 ハードウェアブロック図
8.2 コスト
9. ソフトウェア
9.1 ソフトウェア構成
9.2 PC・RaspberryPi間通信
9.3 Twistメッセージ
10. 結論
第七回ROS勉強会 2015/10/4
15
8.1 ハードウェアブロック図
Web
カメラ
WLAN
GPIO
USB
ハブ
USB
Raspberry
Pi
PWM
右モータ
モータ
ドライバ
左モータ
6V
単３電池
４個
第七回ROS勉強会 2015/10/4
DCDC
コンバータ
5V
16
8.2 コスト
Raspberry Piと、その周辺を除いたコスト ¥3860
部品名
型番／仕様
メーカー
購入先
個数
単価
小計
ステッピングモータ
17PM-K044-AKZ
ミネベア
秋月電子
2
¥700
¥1,400
ナロータイやセット
58mm径
タミヤ
Amazon
1
¥520
¥520
モータードライバ
NJM2670
日本無線
秋月電子
2
¥300
¥600
基板
75 x 92mm
-
秋月電子
1
¥200
¥200
電池ケース
単3 x 4
-
秋月電子
1
¥60
¥60
DC-DCコンバータ
OKL-T/3-W12NC
秋月電子
1
¥500
¥500
電源スイッチ
3極トグル
-
秋月電子
1
¥80
¥80
-
-
-
¥500
¥500
合計
¥3,860
アルミ板、ネジ等雑
費
第七回ROS勉強会 2015/10/4
村田製作
所
-
17
目次
1. TurtleRealとは
2. 目的
3. 特徴
4. Turtulerealの進化
5. レーザーレンジファインダ
6. ステッピングモータ採用のメリット・デメリット
7. TurtleReal2構造
8. ハードウェア
8.1 ハードウェアブロック図
8.2 コスト
9. ソフトウェア
9.1 ソフトウェア構成
9.2 PC・RaspberryPi間通信
9.3 Twistメッセージ
10. 結論
第七回ROS勉強会 2015/10/4
18
9.1 ソフトウェア構成
全体のソフトウェア構成は下図のようになります。
PCの「turtlesim_teleop_key」とRaspberry Piの「制
御プログラム」がメッセージ通信を行います。
PC
Raspberry Pi
turtlesim_teleop_key
制御プログラム
ROS
ROS
ssh
smb
Linux
Linux
ネットワーク
第七回ROS勉強会 2015/10/4
19
9.2 PC→Raspberry Piのメッセージ通信
PCからネットワーク経由でTwistメッセージをRaspbery Pi
へ送ることによって遠隔操作が出来ます。
PC
Raspberry Pi
/teleop_turtle
ノード
/turtlereal2
制御ノード
Twistメッセージ
ネットワーク
第七回ROS勉強会 2015/10/4
20
9.3 Twistメッセージ
TurtleSimで使っている位置・姿勢指令のメッセージ構造
geometry_msgs/Twist　← メッセージ名
geometry_msgs/Vector3 linear
float64 x　← X位置
float64 y　← Y位置
float64 z　← Z位置（今回未使用）
geometry_msgs/Vector3 angular
float64 x　← X軸回りの回転角（今回未使用）
float64 y　← Y軸回りの回転角（今回未使用）
float64 z　← Z軸回りの回転角
第七回ROS勉強会 2015/10/4
21
10. 結論
Raspberry Piと合わせても\7000程度でROS搭載
ロボットが作れます。
第七回ROS勉強会 2015/10/4
22
ご静聴ありがとうございました。
詳しくは「安曇野 ROS」で検索！

Download Report