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Similar to ROSを用いた歩行ロボットの脚の開発
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ROSを用いた歩行ロボットの脚の開発
- 1. ROSを用いた 歩行ロボットの脚の開発 発表者：上原 昇馬 TRUST SMITH株式会社 / 沖縄高専 機械システム工学科 2020-12-14 ROS Japan UG#35 自作／カスタムロボットのROS対応
- 2. 2自己紹介 • 沖縄高専5年生 • 19歳 • 機械系の専攻 • ROS歴：1年未満 • トラストスミスで修行中
- 3. 3本日の発表内容 プロジェクトの目標 ハード ウェア ロボットの構成 自作アクチュエータ ロボットの脚 テストスタンド ソフト ウェア 自作MoveIt! ハードウェアインターフェース 今後の予定
- 5. 5 ハードウェア
- 6. 6 全12軸の四足歩行ロボット ロボットの概要 • 一脚につき3つのアクチュエータを有する 全12軸四脚ロボット • 構成自体はSpot miniやLaikagoと同じ。
- 7. 7 ８：１の減速機を有するBLDCモータ 自作アクチュエータ Φ62 43 • 使用モータ： Tarot 4008 • KV値 ： 330 KV • 質量 ： 0.6 kg • 原価 ： 10,000円弱
- 9. 9テストスタンド 24V 電源 変圧器 ODrive ESP32 ESP32 ESP32 ロードセル IMU 距離 センサ M M Teency 4.0 24 V 5 V rosserial
- 10. 10 ソフトウェア
- 14. 14自作MoveIt! 𝑧 = 0.1sin 𝑡 𝑦 = 0
- 15. 15自作MoveIt! 逆運動学が解を持つエリア 𝐿1 2 − 𝐿2 2 ≤ 𝑦2 + 𝑧2 ≤ 𝐿1 2 + 𝐿2 2 ターゲットポイント 解を持たない座標の場合, 初期姿勢に戻る y z
- 17. 17 • ドキュメントが乏しい…. • 初心者として最大の壁 ハードウェアインターフェース http://wiki.ros.org/ros_control ROS controlを使いたい！ ハードウェアインターフェースを 作成しなければいけない….
- 18. 18ハードウェアインターフェース
- 20. 20今後の予定 • インピーダンス制御を実装して ジャンプの制御実験を行う 今後の進捗は随時ツイート（@ohaginia218）していきます！ インピーダンス制御（K=120, D=0, M=0） このプロジェクトのCAD, 設計はgithubにあります. https://github.com/Ohaginia/TRUST-DOG Trust Smithにご興味持たれた方がいれば、ご連絡お願いします！
Editor's Notes
- ROSを用いた歩行ロボットの脚の開発と題しまして トラストスミス株式会社兼沖縄高専に所属している上原昇馬から発表させていただきます. まず,弊社でROS対応のロボット開発を担当している,渡辺たくみから会社紹介の方をさせていただきます. 渡辺さんお願いいたします.
- まず,簡単に自己紹介させていただきます. 沖縄高専５年生の１９歳で機械システムを先行しています. 現在,トラストスミスでロボットアームとか作ってます. 主にハード設計が得意です. ROS歴は１年未満で,まだまだわからないことがおおくて模索しながら勧めております.
- こちらが本日の発表の流れとなっております.
- 私が現在取り組んでるプロジェクトは, 自作四脚ロボットでつくばチャレンジを完走することを目標としています.（ちなみに,私自身つくばチャレンジは未経験なんですけど） 今年度の目標としては,ハード開発と安定した歩行制御を行いたいと考えてます. まだまだ,開発序盤ですが,現状までの過程をご紹介できたらなと思ってます.
- まず,ハードウェアについてかんたんにご紹介いたします.
- ロボットの構成は１脚あたり,３つモータがついていて,全１２軸のロボットです. Spot mini とかLaikagoとほぼ同じです. 全体の8割くらいを３Dプリンタでつくろうと思ってます.
- Spotみたいな四脚ロボを作るにはとりあえずパワーのあるアクチュエータが必要だと思い,減速機を自作しました. このアクチュエータは中に遊星歯車が入っていてコンパクトで非常にパワーがあります. 使用モータはTarot 4008というドローンモータで, 質量は0.6 kg です. アリエクでMITcheetah mini のモータと謳っているものがあるんですけど,それの３分の１の価格で制作しました.
- 現在取り組んでいるのはこの実験装置を用いて, 逆運動学制御やインピーダンス制御の実験を行ってます. 高さは１mで1Kの部屋だと結構大きく感じます。 この装置には,実験用のロードセルとIMUと高さを計測するための距離センサを搭載しています.
- この装置の概略図です. モーターはOdriveというコントローラで制御していて,teencyがシリアル通信でOdriveに信号を送っていて,Odriveからモータを制御しています. Teency はROSと ROSserial を使って通信しています. センサ類も同様にROSserialで通信しています.
- 次にソフトウェアについてご紹介します.
- まず,私が試みたのがMoveIt!を実装してみることです。 逆運動学計算は取り敢えずMoveIt!とおもってやろうとしたんですが,,,問題が発生しました.
- まず,セットアップアシスタントの不具合で,URDFは読み込むんですが,Rvizが表示されません. 調べてみると,今年の8月あたりからいくつか報告されていて,メロディックに関してはまだ修正されてないそうです.。.。
- 一応,グラフィックなしでセットアップはできたんですが機能が多すぎて使いづらいという問題が発生しました. まず,この実験装置が２自由度というのと, 歩行ロボは軌道自体を制御するので軌道計算機能は必要ないということで必要最低限のMoveIt!を自作してみました.
- これが自作してみた,MoveIt!もどきのやつです. 単振動の軌道を与えて制御しています.
- この白い円が逆運動学が解を持つエリアで, この条件で与えられます. 足先の赤い球が目標位置です. 全部,Rvizプラグインのマーカーで作成しました. 解を持たない座標が入力された場合,初期姿勢に戻る機能も付けました.
- ノード構成について, まず,軌道生成ノードが目標座標をパブリッシュして,逆運動学計算ノードがサブスクライブします. 逆運動学計算ノードは目標座標を角度情報に変換してJointStatesをパブリッシュします. このジョイントステイトをロボットステイトパブリッシャーと,実機側が受け取るという構成です.
- 先程のやつはJointStatesを直接サブスクライブして,実機に渡しているのですが せっかくならROScontrolを使ってみたいとおもい調べていると. ハードウェアインターフェースを作成しなければいけないことを知りました. しかし,ハードウェアインターフェースはドキュメントが非常に難しくて, 初心者の私にとってめちゃくちゃ大変でした. ギットハブでソースを探しまくってなんとか見様見真似で完成しました.
- これがハードウェアインターフェースを実装してみた様子です. ロスコントロールからの指令は出してないですが, ロボットのステイトがしっかりRviz上で確認できます.
- 私が実装したハードウェアインターフェースについて説明します. このハードウェアインターフェースは,コントローラから受け取った値を実機側が受け付ける値に変換して,パブリッシュします. 実機は,それをサブスクライブして,位置,速度,トルクをステータスサーバーに随時渡していきます. ハードウェアインターフェースは,ロボットの情報が必要なタイミングで,必要な値をOdriveのステータスサーバーに要求し,サービスクライアントで受け取ります.
- 今後の予定についてはインピーダンス制御を実装してジャンプの制御実験を行う予定です.