ROS搭載ラズパイでLチカしてみる

瀬戸内ROS勉強会 ＃3の発表内容です

https://ros.xrea.jp/index.php?%E7%80%AC%E6%88%B8%E5%86%85ROS%E5%8B%89%E5%BC%B7%E4%BC%9A%20%E7%AC%AC03%E5%9B%9E

Transcript

1. ROS搭載ラズパイで Lチカしてみる もじゃなり @masanari7430
2. 自己紹介 ⚫岡山大学の大学院生 ⚫ロボット関連の研究しています ⚫ROSは2017/4～から初めて約3年目
3. ROSで初めにすること ROSからハードウェア(LEDやモータ)を動かさない あんまり達成感がない  Liestenerとtalkerの作成  Gazeboでシミュレーション チュートリアルの亀
4. ROS対応の有名なハードウェア  Dynamixel 動かすには1万円～  Turtlebot3 6万円 学生・ROSを手軽にしたい人には高い 今まで買っていたサーボやモータとか使えない  i-Cart edu 8万5000円
5. ROSで自由にハードを動かすには rosserial経由でマイコンと通信して，マイコンからハード制御 rosserial で通信 LED モーター パソコンとarduino 両方の面倒を見ないといけない arduino
6. ラズパイなら一つでハード制御できる？ LED モーター ラズパイのGPIOで制御すればいい？
7. ラズパイのピン制御するには? echo コマンドから動かす ex) echo 1 > /sys/class/gpio/gpio27/value ライブラリ使う ◦WiringPi ◦RPi.GPIO ◦pigpio どのライブラリを使うか検討する
8. それぞれの比較 WiringPi RPi.GPIO pigpio PWM 2本 0本 32本 入力割り込み あり なし あり 言語 Python/C python Python/C https://karaage.hatenadiary.jp/entry/2017/02/10/073000
9. pigpioを検索してみる みんなpythonで書いてる (Cが大好きなので極力pythonは書きたくない・・・) ROS対応してやってみたページが一つしかない (しかも解説が無いからプログラム見て読み解くしかない・・・) https://botalab.tech/ros_raspi_tamiya_cam_robot_motor/ とりあえず調べてやってみた
10. 使用環境 ハード:Raspberry Pi 3 model B OS:Ubuntu Mate (RaspbianでもたぶんOK) ROS:kinetic
11. pigpioのインストール sudo apt-get install pigpio これだけでいい aptからインストールできるからめっちゃ楽 ターミナルから ※Pythonで書きたい場合はこちらをインストール sudo apt-get python-pigpio python3-pigpio
12. pigpioを使ったLチカプログラム #include <ros/ros.h> #include <pigpiod_if2.h> #include <std_msgs/Bool.h> class gpio{ //construct public: gpio(); private: int pi; void cb_LED(const std_msgs::Bool::ConstPtr &data); ros::NodeHandle nh; ros::Subscriber sub_led; }; gpio::gpio(){ pi = pigpio_start(NULL,NULL); sub_led = nh.subscribe("/led", 5, &gpio::cb_LED, this); } void gpio::cb_LED(const std_msgs::Bool::ConstPtr &data){ if(data->data == 1){ gpio_write(pi,26,1); }else{ gpio_write(pi,26,0); } } int main(int argc, char** argv){ ros::init(argc, argv, "gpio"); gpio gpio; ros::spin(); return 0; }
13. pigpioを使ったLチカプログラム(抜粋) ①#include <pigpiod_if2.h> ヘッダをインクルード ②pi = pigpio_start(NULL,NULL); pigpioを初期化 ③gpio_write(pi,26,1); ラズパイの26番ピンをON この3ステップで Lチカが出来る とても簡単！！
14. CMakeListsの設定 add_executable(gpio src/gpio.cpp) target_link_libraries(gpio ${catkin_LIBRARIES}) target_link_libraries(gpio pigpiod_if2) CMakeListsに通常のノード登録と共に， 明示的にライブラリを使うことを示さないといけない ※pigpiod_if2を使っているけど，pigpioもある？
15. Lチカ実験の環境 LED 26ピン ラズパイの26ピンに 抵抗とLEDを接続
16. 実験動画
17. 他の機能は？ PWM 32本(ただ，ハードウェアPWMは4本のみ) UART GPIOで1つ，USBからも可能 SPI 基本的に1つ(特殊な設定をすればもう1つ) I2C 1つ 小さいマイコンと同等ぐらいの性能？
18. 一つ面倒なとこが・・・・・・ ラズパイを起動した後に必ず sudo pigpiod を実行しないといけない (GPIOをコントロールしてくれる デーモン？らしく必ずいる) https://hakengineer.xyz/2017/09/22/post-318/ 参照文献 ラズパイ起動時に自動で 実行するように変更する
19. pigpioを使ったプログラム Githubにプログラムをあげて， ブログに解説を書きました(プログラムだけのものある) Github https://github.com/Mozyanari/pigpio ブログ http://mozyanari.hatenablog.com/archive/category/pigpio いままでやったこと Lチカ，PWMを出してサーボを動かす，SPI通信でMPU9250を動かす， GPIOでシリアル通信，USBで接続した機器とシリアル通信
20. 検証する必要がありそうなこと • CPUに負荷をかけてもPWMが安定するか (pigpioのほとんどがソフトウェアPWMなので負荷かけると周波数がずれる？) • 複数のノードからGPIOに同時にアクセスしたらどうなるか (twitterではノードが落ちる報告) • I2Cと割り込み機能をまだ使ったことがない (割り込み機能でエンコーダをやりたいけどさすがに無理かも) • Pythonなら[import pigpio]を使っているのをよく見る 今回は[#include <pigpiod_if2.h>]からインクルードしたが この違いは何？
21. ROS2でも使える？ https://qiita.com/NeK/items/da429f8c001476ec4544 ROS2でpigpioの利用 -準備・情報- ROS2で使用してみた作例を発見 最近はROS2への移行が盛んにおこなわれている ROS1でpigpioの勉強してもすぐに使えなくなる？ 今後もpigpioはROSでも使えそう！！
22. 結論  ラズパイ+pigpioで自由にハードを動かせる  簡単なロボットならPC+arduinoから ラズパイ+pigpioで置き換えれるかも?