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MyActuator X シリーズモーターの入門

note

この文書は AI によって翻訳されています。内容に不正確な点や改善すべき点がございましたら、文書下部のコメント欄または以下の Issue ページにてご報告ください。
https://github.com/Seeed-Studio/wiki-documents/issues

この記事では、MyActuator シリーズモーターの使い方と、Python および ROS を使用して reComputer Mini Jetson Orin で操作する方法を紹介します。

仕様​

以下は、すべてのモーターモデルのパラメータを記載した完全な表です：

パラメータX2-7X4-10X4-36X8-120X12-320X15-450
ギア比28.1712.63619.612020.25
入力電圧 (V)242424484872
無負荷速度 (RPM)178317111158125108
無負荷入力電流 (A)110.91.62.73.5
定格速度 (RPM)1422388312710098
定格トルク (N.m)2.5410.54385145
定格出力 (W)371001005749001480
定格相電流 A(rms)37.86.117.63025
ピークトルク (N.m)71034120320450
ピーク相電流 A(rms)8.119.521.543.810069.2
効率 (%)6369.563.1797582.4
モーターバックEMF定数 (Vdc/Krpm)4.36619.217.929.9
モジュールトルク定数 (N.m/A)0.80.81.92.43.35.8
モーター相抵抗 (Ω)0.610.320.350.180.120.08
モーター相インダクタンス (mH)0.130.140.170.310.050.14
ポールペア131313102020
3相接続Y
バックドライブトルク (N.m)0.40.81.143.213.84
バックラッシュ (Arcmin)121010101010
出力ベアリングタイプ深溝玉軸受交差ローラーベアリング
軸方向耐荷重 (KN)0.251.21.344.55.4
軸方向応力 (KN)0.251.21.314.55.4
ラジアル荷重 (KN)11.21.54.556
慣性 (Kg.cm²)0.170.250.31.512.931.6
エンコーダタイプ & インターフェースデュアルエンコーダ ABS-17BIT (入力) / 17-18BIT (出力)
制御精度 (度)<0.01
通信CAN BUS / EtherCAT
重量 (Kg)0.260.330.361.402.373.50
絶縁等級F

RMD-X V4シリーズの命名規則​

  • RMD: ブランド名 R-Reducer（減速機） M-Motor（モーター） D-Drive（ドライブ）
  • X2: Xはシリーズ名を表し、統合型遊星アクチュエータを意味します。2はモーターモデル番号を表します（例：X2、X4、X6、X8など）。
  • P28: 遊星ギア比を表します（例：P12、P28、P32など）。
  • 7: ピークトルク7N.m
  • E: 通信方式 E: CAN BUS & EtherCAT

主な特徴​

  1. CAN BUS & EtherCAT
  2. 交差ローラーベアリング
  3. デュアルエンコーダ
  4. 高トルク密度
  5. 高精度
  6. 中空設計

使用開始​

使用前の環境準備​

PCのWindowsシステム

  • 対応する製品マニュアルをダウンロードしてください。

  • MYACTUATOR_Setup Software_V4.0.zipをダウンロードしてください。

  • MYACTUATOR_Setup Software_V4.0.zipを解凍し、以下をインストールしてください：

    • Required Runtime Environment\ZLGUSBCAN_Driverディレクトリ内のUSBCAN_AllInOne_x86_x64_2.0.0.1.exe
    • Required Microsoft Runtime Librariesディレクトリ内のMSVBCRT.AIO.2019.10.19.X86 X64.exe

回路の接続​

ここではX4-36モーターを選択し、そのインターフェース図を以下に示します。

ポート定義ポート説明
① VCC電源正極
② GND電源負極
③ CAN_HCAN_Hネットワーク信号端子
④ CAN_LCAN_Lネットワーク信号端子
⑤ EtherCAT_INEtherCAT入力端子
⑥ EtherCAT_OUTEtherCAT出力端子
⑦ T+マスターがモジュールに制御コマンドを送信
⑧ T-モジュールがマスターにステータスフィードバックを送信
⑨ R+マスターがモジュールのステータスデータを反映
⑩ R-モジュールがマスターの制御コマンドを反映

ここではCAN通信方式を使用します。この場合、Windows上の上位コンピュータでデバッグするために追加のUSB-CANインターフェースが必要です。

ここで、モーター用に別途24V電源を提供し、USBをコンピュータに接続する必要があります。

MYACTUATOR Setup Software 250206.exeを使用してモーターをテストする​

ID設定と接続モーター情報の読み取りモーターのキャリブレーションモーターのキャリブレーションモーター回転テストの実行
fig1fig2fig3fig4fig5
デフォルトのモーターIDは1です。IDを1として入力し、「Connect」をクリックします。接続後、「Read」をクリックしてモーターの現在の情報を取得します。初回使用時は「Calibrate Motor」をクリックしてキャリブレーションを実行します。キャリブレーション後、「Read」と「Save」をクリックします。モーターの動作セクションで異なるモーター制御モードをテストできます。

詳細な機能については、MYACTUATOR_Setup Software_V4.0.zipファイルに含まれる​Setup Software Instruction Manual - V3.0.pdfを参照してください。

モーターを ​reComputer Mini Jetson Orin を使用して制御する​

現在、市場で最も一般的なモーター用のCAN通信インターフェースは、XT30 (2+2) および JSTコネクタを使用しています。私たちの reComputer Mini Jetson Orin デバイスは、デュアルXT30 (2+2)ポートとJSTベースのCANインターフェースを備えており、シームレスな互換性を提供します。

CANの使用に関する詳細は、このwikiを参照してください。

CANインターフェースを有効化する​

ステップ1: CAN0およびCAN1を使用する前に、底面カバーを取り外し、両方の120Ω終端抵抗をONの位置に設定してください。

ステップ2: モーターをXT30 (2+2)インターフェースを介して直接reComputer MiniのCAN0に接続します。

danger

この電源供給は単一モーターの学習およびテスト専用です。複数のモーターを使用する場合は、別途電源ボードを設計し、Jetsonの電源供給をモーターの電源供給から分離して、高電流が直接Jetsonを通過するのを防いでください。

Jetson CAN通信を有効化する​

ターミナルを開き、以下のコマンドを入力してGPIOピンをハイに設定し、CAN0を有効化します：

gpioset --mode=wait 0 43=0

JSTインターフェースCAN1を使用する場合は、ピン106をハイに設定します。

gpioset --mode=wait 0 106=0

このターミナルを開いたままにして、新しいターミナルを起動し、CAN0を設定します。

sudo modprobe mttcan
sudo ip link set can0 type can bitrate 1000000
sudo ip link set can0 up

PythonおよびC++環境を構築する​

ステップ1: SDKをGitクローンします。

git clone https://github.com/ZhuYaoHui1998/myactuator_rmd.git

ステップ2: このドライバSDKには以下の依存関係が必要です。Debian Linuxでは、以下のコマンドでaptを使用してインストールできます：

sudo apt-get install -y build-essential cmake
sudo apt install linux-modules-extra-5.15.0-1025-nvidia-tegra # Jetson Jetpack 6.0用

Pythonバインディングを使用する場合は、追加でPython 3、pip、およびpybind11をインストールする必要があります：

sudo apt-get install -y python3 python3-pip python3-pybind11 python3-setuptools

依存関係をインストールした後、以下の手順に従ってC++ライブラリまたはPythonパッケージとしてドライバSDKをインストールします。どちらの場合もCMakeを使用してC++コードをコンパイルします。

C++ライブラリのビルド​

C++ドライバSDKをビルドするには、このフォルダ内で新しいターミナルを開き、以下のコマンドを実行します。古いLinuxバージョンでは、エラーメッセージ error: 'const struct can_frame' has no member named 'len' が表示される場合があり、その場合はissue 5で議論されているコード修正を適用する必要があります。

cd ~/myactuator_rmd
mkdir build
cd build
cmake .. -D PYTHON_BINDINGS=on
make -j $(nproc)
sudo make install

フラグ PYTHON_BINDINGS（デフォルトはoff）は、C++ライブラリに加えてPythonバインディングをビルドします。C++ライブラリのみを使用する場合は、このフラグをオフのままにしても問題ありません。この方法でPythonバインディングをビルドすると、共有ライブラリとしてコンパイルされますが、インストールはされません。そのため、ライブラリを手動でインストールするか、ビルドフォルダ内でローカルにインポートする必要があります。

パッケージをアンインストールする場合は、以下のコマンドを使用します：

xargs rm < install_manifest.txt

Pythonライブラリのビルド​

このSDKのPythonバインディングをビルドしてインストールするには、メインフォルダ内で新しいターミナルを開き、以下のコマンドを実行します：

cd ~/myactuator_rmd
pip3 install .

これにより、setup.py がCMakeを呼び出し、バインディングをC++ライブラリとしてインストールします。再度削除する場合は、以下のコマンドを実行します：

pip3 uninstall myactuator-rmd-py

C++を使用した制御​

  1. プロジェクトディレクトリ構造を作成する
    コードのsrcディレクトリ内にプロジェクトディレクトリを作成します。例えば、myactuator_exampleという名前を付け、そのサブディレクトリ内にsrcフォルダを作成します。
cd ~/myactuator_rmd
mkdir -p ~/myactuator_rmd/src/myactuator_example/src  
cd ~/myactuator_rmd/src/myactuator_example
  1. CMakeLists.txtを作成する
    ~/myactuator_rmd/src/myactuator_example/CMakeLists.txt ファイルに以下の内容を書き込みます：
touch CMakeLists.txt
cmake_minimum_required(VERSION 3.20)  
project(myactuator_example)  

# myactuator_rmdライブラリを探す  
find_package(myactuator_rmd REQUIRED)  

# 実行可能ファイルを作成  
add_executable(myactuator_node  
src/main.cpp  
)  

# C++17標準を使用  
target_compile_features(myactuator_node PUBLIC  
cxx_std_17  
)  

# myactuator_rmdライブラリをリンク  
target_link_libraries(myactuator_node PUBLIC  
myactuator_rmd::myactuator_rmd  
)
  1. main.cppを書く
    ~/myactuator_rmd/src/myactuator_example/src/main.cpp ファイルに以下のコードを書き込みます：
touch src/main.cpp
#include <cstdlib>
#include <iostream>
#include <myactuator_rmd/myactuator_rmd.hpp>

int main() {
myactuator_rmd::CanDriver driver {"can0"};
myactuator_rmd::ActuatorInterface actuator {driver, 1};

std::cout << actuator.getVersionDate() << std::endl;
std::cout << actuator.sendPositionAbsoluteSetpoint(180.0, 500.0) << std::endl;
actuator.shutdownMotor();
return EXIT_SUCCESS;
}
  1. プロジェクトをビルドする 
cd ~/myactuator_rmd/src/myactuator_example
mkdir build && cd build
cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
make
  1. プログラムを実行する 
sudo ./myactuator_node

前提条件

  • CANインターフェース can0 が正しく設定されていること（モーターとCANバスが正しく接続されていることを確認してください）。
  • myactuator_rmd ライブラリが正しくインストールされていること（インストールされていない場合は、最初にインストールしてください）。

C++ の実装詳細については、myactuator_rmd.hpp のすべての内容を参照してください。ここでは、Python の使用方法について詳しく紹介します。

Python を使用した制御​

~/myactuator_rmd/src/myactuator_example ディレクトリ内に scripts という名前のフォルダを作成し、Python スクリプトを保存します。

cd ~/myactuator_rmd/src/myactuator_example
mkdir scripts

バージョン番号の取得​

scripts ディレクトリ内に test.py という名前のカスタム Python スクリプトを作成し、以下のコードを記述します。

import myactuator_rmd_py as rmd
import time

# CAN ドライバとアクチュエータインターフェースの初期化
driver = rmd.CanDriver("can0")  # can0 を使用
actuator = rmd.ActuatorInterface(driver, 1)  # CAN ID を 1 に設定

# バージョン番号の取得
print("バージョン番号:", actuator.getVersionDate())

ライブラリをロードし、特定のネットワークインターフェース（ここでは can0）とドライブ（ここでは 1、CAN アドレス 0x140 + 1 = 0x141 に対応）を作成します。

モーターのステータスを取得​

# -*- coding: gbk -*-
import myactuator_rmd_py as rmd
import time
driver = rmd.CanDriver("can0")
actuator = rmd.ActuatorInterface(driver, 1)

# モーターのステータス 1
status1 = actuator.getMotorStatus1()
print(f"""
モーターのステータス 1:
温度: {status1.temperature}°C
ブレーキステータス: {'解除済み' if status1.is_brake_released else 'ロック中'}
電圧: {status1.voltage}V
エラーコード: {status1.error_code}
""")

# モーターのステータス 2
status2 = actuator.getMotorStatus2()
print(f"""
モーターのステータス 2:
温度: {status2.temperature}°C
電流: {status2.current}A
シャフト速度: {status2.shaft_speed} RPM
シャフト角度: {status2.shaft_angle}°
""")

# モーターのステータス 3
status3 = actuator.getMotorStatus3()
print(f"""
モーターのステータス 3:
温度: {status3.temperature}°C
フェーズ A 電流: {status3.current_phase_a}A
フェーズ B 電流: {status3.current_phase_b}A
フェーズ C 電流: {status3.current_phase_c}A
""")

## トルク計算

import myactuator_rmd_py as rmd
from myactuator_rmd_py.actuator_constants import X4_24  # モーターのモデルに応じてインポート

def get_normalized_torque(actuator):
    """電流から正規化されたトルクを計算"""
    # 電流値を取得
    status = actuator.getMotorStatus2()
    current = status.current
    
    # 正規化されたトルクを計算（電流/定格値）
    torque_ratio = current / X4_24.rated_current
    actual_torque = torque_ratio * X4_24.rated_torque
    return actual_torque

# 使用例
driver = rmd.CanDriver("can0")
actuator = rmd.ActuatorInterface(driver, 1)

try:
    while True:
        torque = get_normalized_torque(actuator)
        print(f"現在のトルク: {torque:.3f} Nm (定格: {X4_24.rated_torque} Nm)", end='\r')
        time.sleep(0.1)
except KeyboardInterrupt:
    actuator.shutdownMotor()

制御モード​

  • 現在の制御モードを取得
# -*- coding: gbk -*-
import myactuator_rmd_py as rmd
import time
driver = rmd.CanDriver("can0")
actuator = rmd.ActuatorInterface(driver, 1)
mode = actuator.getControlMode()
print(f"現在の制御モード: {mode}")
  • 絶対位置制御
# -*- coding: gbk -*-
import myactuator_rmd_py as rmd
import time
driver = rmd.CanDriver("can0")
actuator = rmd.ActuatorInterface(driver, 1)

# 180 度の位置に 100 deg/s で移動
actuator.sendPositionAbsoluteSetpoint(180.0, 300.0)
time.sleep(5)  # モーターが目標位置に到達するまで待機

# 現在の位置を取得
angle = actuator.getMultiTurnAngle()
print(f"現在の位置: {angle}°")

time.sleep(5)
mode = actuator.getControlMode()
print(f"現在の制御モード: {mode}")
actuator.shutdownMotor()

モーターが 180 度の位置に回転する様子が確認できます。

  • 相対位置制御
import myactuator_rmd_py as rmd
import time
driver = rmd.CanDriver("can0")
actuator = rmd.ActuatorInterface(driver, 1)

# 現在の位置からさらに 90 度移動
current_angle = actuator.getMultiTurnAngle()
target_angle = current_angle + 90.0
actuator.sendPositionAbsoluteSetpoint(target_angle, 50.0)
time.sleep(3)
angle = actuator.getMultiTurnAngle()
print(f"現在の位置: {angle}°")
mode = actuator.getControlMode()
print(f"現在の制御モード: {mode}")
actuator.shutdownMotor()

モーターが反時計回りに 90 度回転する様子が確認できます。

  • 速度制御
# -*- coding: gbk -*-
import myactuator_rmd_py as rmd
import time
driver = rmd.CanDriver("can0")
actuator = rmd.ActuatorInterface(driver, 1)

# 500 RPM で連続回転
actuator.sendVelocitySetpoint(500.0)
time.sleep(15)

# モーターを停止
actuator.stopMotor()

# 現在の位置を取得
angle = actuator.getMultiTurnAngle()
print(f"現在の位置: {angle}°")

mode = actuator.getControlMode()
print(f"現在の制御モード: {mode}")
  • トルク制御
# -*- coding: gbk -*-
import myactuator_rmd_py as rmd
import time
driver = rmd.CanDriver("can0")
actuator = rmd.ActuatorInterface(driver, 1)

# 0.5A の電流（トルク）を適用
actuator.sendCurrentSetpoint(0.5)
time.sleep(2)

# トルク出力を停止
actuator.stopMotor()

# 現在の位置を取得
angle = actuator.getMultiTurnAngle()
print(f"現在の位置: {angle}°")

mode = actuator.getControlMode()
print(f"現在の制御モード: {mode}")
  • 閉ループモーション制御
# -*- coding: gbk -*-
import myactuator_rmd_py as rmd
import time

# 初期化
driver = rmd.CanDriver("can0")
actuator = rmd.ActuatorInterface(driver, 1)

# フィードバック付き位置制御
feedback = actuator.sendPositionAbsoluteSetpoint(180.0, 100.0)
time.sleep(5)
print(feedback)

    
# フィードバック付き速度制御
feedback = actuator.sendVelocitySetpoint(20.0)
time.sleep(5)
print(feedback)
    
# フィードバック付きトルク制御
torque_constant = 0.32  # モーターのモデルに応じて設定
feedback = actuator.sendTorqueSetpoint(1.5, torque_constant)
time.sleep(5)
print(feedback)

actuator.stopMotor()

モーターブレーキ制御​

# -*- coding: gbk -*-
import myactuator_rmd_py as rmd
import time
driver = rmd.CanDriver("can0")
actuator = rmd.ActuatorInterface(driver, 1)

# ブレーキをかける
actuator.lockBrake()
print("ブレーキがかかりました")

# ブレーキを解除する
actuator.releaseBrake()
print("ブレーキが解除されました")

モーターパワー制御​

# -*- coding: gbk -*-
import myactuator_rmd_py as rmd
import time
driver = rmd.CanDriver("can0")
actuator = rmd.ActuatorInterface(driver, 1)

# モーターの電源をオフにする
actuator.shutdownMotor()
print("モーターの電源がオフになりました")

エンコーダー機能​

  • マルチターンエンコーダー位置を取得
# -*- coding: gbk -*-
import myactuator_rmd_py as rmd
import time
driver = rmd.CanDriver("can0")
actuator = rmd.ActuatorInterface(driver, 1)
encoder_pos = actuator.getMultiTurnEncoderPosition()
print(f"マルチターンエンコーダー位置: {encoder_pos}")
  • 現在の位置をゼロ点として設定（再起動が必要）
# -*- coding: gbk -*-
import myactuator_rmd_py as rmd
import time
driver = rmd.CanDriver("can0")
actuator = rmd.ActuatorInterface(driver, 1)
actuator.setCurrentPositionAsEncoderZero()
print("現在の位置がエンコーダーのゼロ点として設定されました")
  • カスタムゼロ点を設定（再起動が必要）
# -*- coding: gbk -*-
import myactuator_rmd_py as rmd
import time

driver = rmd.CanDriver("can0")
actuator = rmd.ActuatorInterface(driver, 1)

# 現在の位置をゼロ点として取得
current_pos = actuator.getMultiTurnEncoderOriginalPosition()
print(f"生のエンコーダー位置: {current_pos}")

# ゼロオフセットを設定
actuator.setEncoderZero(current_pos)
print(f"エンコーダーのゼロ点が設定されました: {current_pos}")

# 設定を適用するために再起動
actuator.shutdownMotor()
time.sleep(1)  # シャットダウンを待つ
actuator = rmd.ActuatorInterface(driver, 1)  # 再初期化

# 検証
new_pos = actuator.getMultiTurnEncoderPosition()
print(f"再起動後の位置（0付近であるべき）: {new_pos}")

加速度設定​

# -*- coding: gbk -*-
import myactuator_rmd_py as rmd
import time
from myactuator_rmd_py.actuator_state import AccelerationType

# 初期化
driver = rmd.CanDriver("can0")
actuator = rmd.ActuatorInterface(driver, 1)

## 初期加速度を取得
print(f"初期加速度: {actuator.getAcceleration()}")

actuator.setAcceleration(5000, AccelerationType.POSITION_PLANNING_ACCELERATION)

## 修正後の加速度を取得
print(f"修正後の加速度: {actuator.getAcceleration()}")

# 異なる加速度タイプを設定
actuator.setAcceleration(1000, AccelerationType.POSITION_PLANNING_ACCELERATION)
actuator.setAcceleration(800, AccelerationType.POSITION_PLANNING_DECELERATION)
actuator.setAcceleration(1200, AccelerationType.VELOCITY_PLANNING_ACCELERATION)
actuator.setAcceleration(1000, AccelerationType.VELOCITY_PLANNING_DECELERATION)

技術サポートと製品に関する議論​

弊社製品をご利用いただきありがとうございます！製品の使用体験をスムーズにするために、さまざまなサポートを提供しています。異なる好みやニーズに対応するため、複数のコミュニケーションチャネルをご用意しています。

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