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Robotics and ROS 2 - Learn by Doing! Manipulators: 制御プラグイン (セクション9-3/10)

Hafnium

  • ROS2コントロールインターフェースプラグインを作成し、Arduinobotのハードウェアインターフェースとして設定しました。

  • Arduinoファームウェアを開発し、ROS2からのシリアルコマンドでロボットのサーボを制御しました。

  • 新しいランチファイルを作成し、Alexaとの音声制御を統合して、完全なロボットシステムを起動しました。

「Robotics and ROS 2 - Learn by Doing! Manipulators」コースの第9章の最終部分では、ROS2コントロールインターフェースの統合、ハードウェアの設定、そして最終的にArduinobotシステムの完全な起動に関する重要なステップをカバーします。レッスン104から107は、ロボットの構築と運用において重要なステップを説明しています。

レッスン104: ROS2コントロールインターフェースプラグイン

このレッスンでは、ArduinobotインターフェースクラスをROS2コントロールライブラリのプラグインとして登録し、ハードウェアインターフェースとして利用可能にする方法を学びました。以下は主な内容です：

  • プラグインの登録: `pluginlib`パッケージを含め、`PLUGINLIB_EXPORT_CLASS`マクロを使用して、`ArduinobotInterface`クラスをプラグインとして登録しました。このステップは、ハードウェアインターフェースをROS2で利用可能にするために重要です。

  • XML設定の作成: `arduinobot_controller.xml`ファイルを作成し、プラグインを宣言しました。このXMLファイルは、ライブラリのパスとクラスの詳細を指定し、ROS2がハードウェアインターフェースを読み込む方法を示します。

  • CMakeListsの更新: 依存関係を`CMakeLists.txt`ファイルに追加し、`rclcpp`、`trajectory_msgs`、`sensor_msgs`、`hardware_interface`などの必要なパッケージがビルドプロセスに含まれるようにしました。

レッスン105: ROS2コントロールインターフェースの設定

このレッスンでは、ArduinobotのURDF（統一ロボット記述フォーマット）ファイルを設定し、シミュレートされたハードウェアインターフェースと実際のハードウェアインターフェースの両方をサポートする方法を学びました。

  • Xacroマクロ: `effort`や`velocity`などの有用なプロパティを定義し、デフォルトの慣性と伝達プロパティのマクロを使用しました。

  • ジョイントの定義: ロボットの各ジョイントを適切なリミット、起点、軸で定義しました。この詳細な仕様は、ロボットの物理的な動きの正確なモデリングと制御を保証します。

  • シミュレーション対実際のハードウェア: URDFファイルに条件ブロックを作成し、`is_sim`引数の値に応じて異なるプラグインを読み込むようにしました。

レッスン106: Arduinoを使用したロボット制御

このレッスンでは、ROS2とArduinoの間のリアルタイム制御を可能にし、ロボットのサーボを制御する方法を学びました。

  • Arduinoファームウェア: Arduinoスケッチ（`robot_control.ino`）を作成し、ROS2から受信したシリアルコマンドに基づいてサーボを制御しました。このスケッチはサーボの初期位置を定義し、目標位置までスムーズに移動させるための関数を含んでいます。

  • シリアル通信: ファームウェアはシリアルポートからコマンドを読み取り、それを解釈して対応するサーボを動かします。この設定により、ROS2はArduinoに位置コマンドを送信し、それに応じてサーボを制御できます。

  • WSL2用USB-IP: WSL2にArduinoデバイスを接続し、Linux環境で動作するROS2ノードとUSB経由で接続されたArduinoの間のシームレスな統合と通信を可能にしました。

レッスン107: 完全なロボットの起動

最後に、システム全体を起動するためのランチファイルを作成し、すべてを統合しました。

  • 新しいランチファイル: `arduinobot_bringup`パッケージに新しいランチファイル（`real_robot.launch.py`）を作成しました。このファイルには、コントローラー、MoveIt、リモートインターフェースを起動するための必要なノードが含まれています。

  • ビルドと実行: ワークスペースを`colcon build`を使用してビルドし、セットアップファイルをソースして、`ros2 launch arduinobot_bringup real_robot.launch.py`でロボットを起動しました。

  • Alexaとの連携: Alexaとの音声制御を統合しました。ngrokを使用してHTTPリクエストをトンネリングし、Alexa開発者コンソールでエンドポイントを更新し、音声コマンドをArduinobotに送信してRVizで動作を確認しました。

結論

「Robotics and ROS 2 - Learn by Doing! Manipulators」コースの第9章の最終レッスンでは、ROS2コントロールインターフェースの統合、設定、およびArduinobotの完全な起動に関する包括的なガイドを提供しました。コントロールインターフェースの設定やArduinoファームウェアの作成から、完全なロボットの起動や音声制御の統合まで、これらのレッスンはArduinobotを現実にするための重要なステップをカバーしました。この過程で、ROS2とロボット制御システムに関する理解を深めるとともに、複雑なロボットシステムを開発および運用するための実践的なスキルを身につけることができました。

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