ロボットアームを動かそう (Raspberry Pi)

ラボ「1. ロボットアームを動かそう」で遊ぶには事前準備が必要です。

１　必要なもの

  • PC（Windows、またはmac）
  • Raspberry Pi 4 Model B (メモリ容量の制限なし、OKdo版/Element14版どちらでも可)
  • Sun Founder社 Raspberry Pi Robot Arm Kit (SKU:CN0311D)
  • micro SDカード (8GB以上)
  • SDカードリーダー (PCにスロットがある場合は不要)
  • 18650 リチウムイオン電池 2本 (保護回路あり)
    • Sun Founder社ではリチウムイオン電池の保護回路なし版を推奨していますが、扱いを間違えると発火するおそれがあるため、保護回路あり版を使用することをお薦めします。ただし、保護回路が付いていることで電池のサイズが大きくなり、電池BOXへの挿入が難しくなる可能性があります。
  • 18650 リチウムイオン電池 充電器
  • ローカルエリアネットワーク環境およびインターネット環境 (Wi-FiまたはLANケーブルによる接続)

２　micro SDカードへRaspberry Pi のOSイメージを書き込む

Sun Founder社のドキュメントを参考にして、OSイメージを書き込みます。

  • 補足
    • ステップ4

      • OSバージョンとして「Debian Buster」を推奨していますが、セットアップ中にエラーが発生するため「Debian Bullseye」を使用します。
        > Raspberry Pi OS (64-bit) 
        > A port of Debian Bullseye with the Raspberry Pi Desktop (Compatible with Raspberry Pi 3/4/400) 
        > リリース日時: 2023-05-03
    • ステップ6

      • ホスト名は「raspberrypi」にします。
      • ユーザー名は「pi」にします。
      • パスワードは自由です。(後で使います)
      • LANケーブルを使って接続する場合は、Wi-Fiの設定は不要です。

３　Robot Arm Kitの最初の部分を組み立てる

YouTubeの動画を参考にして、Raspberry PiとRobot HATボード (白いボード) を接続するところまで組み立てます。(2:40くらいまで)

  • この状態で一旦組み立てるのを止めて、Raspberry Piに必要なモジュールをインストールします。（最後まで組み立ててしまうと、モーターの調整の際に分解しなければならない場合があります。）

４　Raspberry Piをリモート接続でつなぐ

  1. micro SD カードをRaspberry Pi に差し込みます。
  2. Robot HATボードのスイッチを入れて、Raspberry Piを起動します。
    • 起動するまで少し時間がかかります。
  3. Raspberry PiをPCと同じローカルエリアネットワークへ接続します。
    • LANケーブルでつなぐ場合は、Raspberry PiにLANケーブルを差し込みます。
    • Wi-Fiでつなぐ場合は、何もしません。
  4. SSHで接続します。
    • コマンドプロンプト（Windowsの場合は「Power Shell」、macの場合は「ターミナル」）を起動します。


    • SSHコマンドを実行します。

      > ssh pi@raspberrypi.local
    • 初回のみ、以下のメッセージが表示されるため、「yes」と入力します。

      > The authenticity of host ‘raspberrypi.local (fe80::8efa:432f:f776:dcf1%10)’ can’t be established.
      > ED25519 key fingerprint is SHA256:3Lw04A+Ox+jzsoyKOu3E1hse8vSYtBGpBVAxULcBxCE.
      > This key is not known by any other names
      > Are you sure you want to continue connecting (yes/no/[fingerprint])? yes
    • 次に、Raspberry Pi Imagerで設定したパスワードを入力します。

      > pi@raspberrypi.local’s password:
    • 以下のように表示されたら接続成功です。

      > pi@raspberrypi:~ $


    • SSHを終了するときは「exit」コマンドを実行します。

      > exit
    • もし「WARNING: REMOTE HOST IDENTIFICATION HAS CHANGED!」というエラーが出た場合は、以下のコマンドを実行します。

      > ssh-keygen -R raspberrypi.local

５　Raspberry Piに必要なモジュールをインストールする

  1. コマンドプロンプトを起動して、SSHコマンドを実行します。

    > ssh pi@raspberrypi.local
    > pi@raspberrypi.local’s password:
  2. モジュールをインストールします。こちらの手順にしたがいます。(英語ドキュメントのみ)
  • i2samp.shは、Raspberry Piを再起動した後に実行してください。そうしないと正常に機能しません。

６　サーボ・モーターのキャリブレーションを行う

  1. コマンドプロンプトを起動して、SSHコマンドを実行します。

    > ssh pi@raspberrypi.local
    > pi@raspberrypi.local’s password:
  2. サーボ・モーターのキャリブレーションを行います。こちらの手順にしたがいます。(英語ドキュメントのみ)
  • Robot Arm Kitのservo_zeroing.pyにはバグがありキャリブレーションが行えないため、PiCar-Xのservo_zeroing.pyに置き換える必要があります。
  • Raspberry Pi上でnanoエディタを使ってservo_zeroing.pyを書き換えます。

    　> cd /home/pi/piarm/examples
    　> sudo nano servo_zeroing.py
  • 以下のコードに置き換えます。
    ——–
    　from robot_hat import PWM, Servo
    　from robot_hat.utils import reset_mcu
    　from time import sleep
    　reset_mcu()
    　sleep(0.2)
    　if __name__ == ‘__main__‘:
    　　P_11 = Servo(PWM(‘P11’))
    　　P_11.angle(0)
    ——–
  • 「Ctrl+X」を押した後に「Y」を押して、ファイルを保存してnanoエディタを終了します。

７　Robot Arm Kitを最後まで組み立てる　

同梱の説明書やYouTubeの動画を参考に、最後まで組み立てます。

８　Mind Render用のPythonプログラムを転送する　

  1. 以下のボタンからzipファイル「mrarm.zip」をダウンロードします。

ダウンロード

  1. ダウンロードしたzipファイルを展開します。
  2. コマンドプロンプトを起動します。
  3. 展開したフォルダが置いてある場所へ移動します。
    • 例えばデスクトップにフォルダがある場合、

      > cd ~/Desktop
  4. SCPコマンドを実行します。

    > scp -r mrarm pi@raspberrypi.local:~/mind-render/

    パスワードを入力します。

    > pi@raspberrypi.local’s password:
  5. SSHコマンドを実行します。

    　> ssh pi@raspberrypi.local
    　> pi@raspberrypi.local’s password:
  6. setup.shを実行します。

    　> cd ~/mind-render/mrarm
    　> sh ./setup.sh

９　Mind Render用のPythonプログラムを実行する　

  1. コマンドプロンプトを起動して、SSHコマンドを実行します。

    > ssh pi@raspberrypi.local
    > pi@raspberrypi.local’s password:
  2. プログラムを実行します。

    　> cd ~/mind-render/mrarm
    　> sudo python3 main.py
  3. プログラムを停止する場合は「Ctrl+C」を押します。

１０　Mind Renderを起動してラボを動かす　

Mind Renderを起動してラボを動かします。（iPhone/Androidスマートフォン、タブレット、Windows、macいずれでも可能です。）

  1. つくる（またはラボ）＞外部とつなごう＞Raspberry Pi＞1.ロボットアームを運転しよう　と進み、「スタート」ボタンを押します。
  2. シーン編集画面で緑色の「Raspberry Pi」画像をクリックします。
  3. 表示されるBluetooth接続画面でMind RenderとRaspberry Piを接続します。
    (「Raspberry MR Arm」または「raspberrypi」を選択)
  4. 接続画面を閉じます。
  5. 実行ボタンを押してプログラムを実行します。

＊Raspberry Pi is a trademark of Raspberry Pi Ltd.
＊その他、本文中に記載の商品名、会社名などは一般に各社の商標や登録商標です。