STMとROSをシリアル通信させて移動ロボットを作る

瀬戸内ROS勉強会 ＃4で発表した内容です

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%AC04%E5%9B%9E

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1. STMとROSをシリアル通信させて 移動ロボットを作る 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3年目 最近朝が起きれなくて，社会人になれるか不安
3. 自分でROS対応ロボットを作ってみる • 研究でi-Cart eduと呼ばれるROS対応ロボッ トを使ってる(一台10万) • 働いてからも自分で使えるロボットが欲しい じゃあ，自分で作るか
4. ROSだけでロボットは動く？ • ROSは色んなライブラリがあるし，DYNAMIXELでサーボを動かせたら ロボットは動く？ • SPI，I2Cで動くセンサは？エンコーダの値を読みたいときは？ 沢山のセンサのデータを取りたいときは？モータをPID制御するときは？ →PCは考える頭としてはとても優秀だけど， 実際にロボットの手足動かすのはマイコンには勝てない 結局，ハードを動かすにはマイコンが必要
5. 関連プロジェクト • mROS • rosserial stm32 マイコンにノードを乗せる取り組み 柔軟なデータのやり取りが可能 mROSはRenesas GR-PEACHに対応 rosserial stm32はSTM32に対応
6. シリアル通信を実装する理由 • 移動ロボットとやり取りするのは， PCから移動速度，マイコンからオドメトリだけ →どのデータをやり取りするかすでに分かっている • mROSやrosserial stm32に依存すると，更新が止まった 時に何も出来なくなる • 全てを自分で実装することでバグが発生した時に 原因を特定しやすくする
7. 何のマイコンを使う?
8. 今まで経験してきたマイコン Renesas (RX621) Arduino STM32
9. • STM32:種類が豊富で，開発環境(stm32CubeIDE)が神 GUIでピン設定が出来て初期化の部分を自分で書く必要がない チップを買ってきて自作する際も周辺回路が少なくて済む しかも，開発ボードはデバッカの部分でシリアル通信が出来る!!! 優秀だと思うマイコン(個人の感想です) PCとSTM32をシリアル通信して 移動ロボット作ろう
10. ハードウエアの構成(PC-マイコン間) STM32 Nucleo Board STM32F446RE USBケーブル PC(ROS) シリアル通信
11. STM32 Nucleo Board STM32F446RE ハードウエアの構成(マイコン-ロボット間) 電源(12v) モータドライバ (L298N) PWM (1KHz)
12. ハードウエアの構成(全体図) PC モータドライバ マイコン モータ
13. どうやってシリアル通信すればいい？
14. ROSのシリアル通信の実装 先行例がある(みっちーさんに教えて頂いた) https://qiita.com/srs/items/efaa8dc0a6d580c7c423
15. ROSとSTMのシリアル通信 • シリアル通信は8bitで通信が基本 • 送りたいデータは，前進速度と回転速度 • 前進速度の単位をcm/s，回転速度はdeg/sにして， それぞれ2byte=16bit=-32768~32767あれば十分そう 0 0 0 0 1 0 1 0 S S 0 0 0 0 1 0 1 0 S S 0 0 0 0 1 0 1 0 S S 0 0 0 0 1 0 1 0 S S 前進速度 回転速度
16. 16bitを8bit×2に分割 memcpy関数を使って，int16_tをchar二つに分割 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 char[0] char[1] 例えば 100=0b00000000 01100100 を送りたい時
17. なぜか10を送ると，13 10になる 0 0 0 0 1 0 1 0 10cm/sを送ろうとした時 10 0x0a 0 0 0 0 1 1 0 1 13 10 0x0d 0 0 0 0 1 0 1 0 0x0a
18. ROSのシリアルポートの設定が原因 デフォルトの設定では改行コード(0x0a)は 改行+復帰(0x0d 0x0a)のwindows基準に変換されて送信 (ただ，これはPC依存かも?) conf_tio.c_oflag &= ~(ONLCR); 以下のコードを追加して，自動変換をやめる
19. 実際に動かしてみた
20. 移動ロボットの動作実験
21. 移動ロボットの動作実験
22. 考察 • エンコーダでフィードバックしていないため 真っ直ぐ進まない • 回転しようとしても搭載したPCが重たいため回転 できなかった • それでもコントローラに応じてとりあえず動いた
23. まとめ • STMとROSのシリアル通信に成功して，自作の移動 ロボットを動かした • 市販のROS対応ロボットの偉大さが分かった • 本当は実際に書いたシリアル通信の部分や， STMのコードについても解説したかった • 続きはブログで(たぶん12月中に書きます) http://mozyanari.hatenablog.com/