瀬戸内ROS勉強会 ＃4

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
STM32F446REUSB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 SS 0 0 0 0 1 0 1 0 SS
0 0 0 0 1 0 1 0 SS 0 0 0 0 1 0 1 0 SS
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/