新型コロナに負けず、ROSを活かしてロボットを完成させた話

2020/05/01 ROS Japan UG #36 LT大会 online 瀬戸内ROS勉強会

https://ros.xrea.jp/瀬戸内ROS勉強会2020/12/14 ROS Japan UG Re: #35 自作／カスタムロボットのROS対応 Webinar https://ros.xrea.jp/
Onomichi Hirokazu ( Micchy )
@Dream_Drive
本業は医療関連のソフトウェア導入・開発の一人部署
テイルウェイ・ソフトウェア
メイカー系イベントやロボコンをうろうろ
社会人ロボコニスト (ROBO-ONE)
DreamDrive!! (個人サークル)
ROSCon JP2018からボチボチROSを使い始める
2019 瀬戸内ROS勉強会発足
自己紹介

勉強会瀬戸内
ROSの勉強や情報交換したいけど、
なかなか関東・関西に行けない・・・
ということで、2019年の3月より、
瀬戸内エリアの有志で
ROSの勉強会をはじめました。
5回
5回
ハッシュタグは #SetoROS
4回
オンラインの様子

ビーズならべロボットを
天吊式のスカラロボットで再設計し、
ROSで制御しよう！
瀬戸内の電気電子工作系製作・交流会 “えれくら”
自動アイロンビーズ並べ機「アイロンビーズセッター」
瀬戸内ROS勉強会
共通課題
ROSを使って、
スカラロボットでアイロンビーズを並べる

アイロンビーズセッターR (※RはROSのR)

どんなもの？～準備～
⚫Web画面で図柄を描く
⚫必要なビーズを並べて置く

出来上がり！

どこにRaspberryPi ？
Raspberry Pi4(RAM 4GB)
OSの環境：Ubuntu Server 18.04.5 (64-bit)
デスクトップ環境：Xubuntu Desktop
2019年末、公式にUbuntuがRaspberry Piをサポート
Ubuntuが動くので、Raspberry Piが更にROSと組み合わせて使いやすく

ロボットの構成

ロボットの構成
アームの位置制御はDynamixel XL430-W250-Tにおまかせ。
360deg/12bitの位置決め精度。
dynamixel_workbench_controllers (ROSパッケージ)
https://github.com/ROBOTIS-GIT/dynamixel-workbench/

ROSの活用
状態の表示にRVIZ、MoveITでの軌道生成も利用可能
今回は、軸数が少ないのでIKは自前で実装 (少ない軸数はMoveITは苦手)

どうやってビーズをつかむの？
長さ：約4.8mm
外形：約5mm
内径：約2.8mm
2
Target

唐突に、シャーペンのしくみを説明してみる
日本筆記具工業会 [ http://www.jwima.org/sharp-pencil/03-1sharp-pencil/03-1sharp-pencil.html ]より引用

チャックリングが
ビーズに当たらな
いと、芯チャックが
開かない
PointPoint
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
下ろす掴む
掴んだまま持ち上げる
下ろす放す位置合わせ

シャーペンのノック
シャーペンの上下シャーペンの上下

エンドエフェクタの実装
背面に取り付けられたArduino UNOで制御 (rosserialは使わない／通信部分も自作)
Raspberry Piからは「掴め」「離せ」という命令を送るだけで、アイロンビーズを操作可能

エンドエフェクタの実装
アーム設計の工夫点
シャープペンシルを利用したエンドエフェクタの反対側にArduino UNOが取り付け
ロボットのアーム駆動部を中心として、Arduino UNOとエンドエフェクタがそれぞれカウンターウェイトの役割を果たす

によるソフトウェア開発の分担
全体制御node
webサーバーnode
ロボットアーム制御node
エンドエフェクタ制御node
topic
topic
topic

rqt_graphでみるソフトウェア開発の分担
ROSの利点
webサーバー、アームの位置制御、エンドエフェクタ、統括プログラム
は、それぞれ別のメンバーが担当して製作を行いました。

設計はFusion 360
クラウド機能
> メンバーでデータの共有
3D形状データ
> 3Dプリントで部品を作成
CADの3DデータをSTLに変換
> ROSのURDFデータに利用

コロナ禍での勉強会の活動・・・
新型コロナの影響で
集まれない（ToT）
進まない
ビーズセッター開発
オンライン開発！
映像配信しながらビーズセッターを開発する環境
俯瞰カメラの映像
エンドエフェクタにフォーカスしたカメラの映像とデスクトップ画面(ソースコード表示)

飛び道具1 Gazebo
オンライン開発で効果を発揮！

飛び道具1 Gazebo

飛び道具2 3Dプリンタ

飛び道具3 RaspberryPi (SDカード)
ロボット開発においてロボット本体を頻繁に移動するのは難しい
共通のプラットフォーム(Raspberry Pi)→SDカードのイメージファイルで環境を共有
コロナ禍でのオンラインロボット開発にRaspberry Piは非常に有用でした。

自動化 (shellで起動 )
Dynamixel用のU2D2アダプタ(FTDI)の
レイテンシタイマー 1msに設定 (初期は16ms)
roslaunchの標準出力を、全部ログに残す
systemdに登録してサービス化すれば、
ラズパイの起動と同時にロボットをスタート出来る。
roslaunchを叩けば起動はするのですが・・・

動作の様子

当初のゴール
③大型化
当初の設計はΦ120cmの作業範囲
剛性のあるアームに
①画像認識で、ビーズプレートの位置を自動認識
②適当なビーズを詰めて、色識別し、自動フィード

まとめ・これから
◦ ビーズセッター
◦ ROS2へのポーティング作業
◦ 当初のゴールに近づける
◦ （カメラ認識／ビーズフィード・カラー検出）
◦ 移動ロボット、SLAM等の研究
◦ 多足ロボット
withコロナで、どういった活動が出来るか、模索中・・・
とりあえず・・・
オンラインで祝賀会やるよ！ (12/20(日) 20:00～)
Webexにて(詳細は、ROS JP Slack #setoチャンネルで) 「作ってみたネタ募集中です。」

最近の取り組み(個人的)
以前、プリメイドAIの話をしたとき・・・
覚えてますか？

オープンソース
勇者ロボット計画

ROSを利用

胸像 (MakerFaireTokyo2020出展)

ビーズセッターと同じ技術 (笑)
Dynamixel Workbench
+
OpenCV Apps
+
joy node
展示日前日深夜、Raspberry Pi の SDカードイメージを送ってなんとか間に合わせた(^^;A

ご清聴ありがとうございました。
瀬戸内 ROS 勉強会
- https://ros.xrea.jp
勇者技術研究所
- https://y-giken.xrea.jp

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