reBot Arm B601-DM 向け Pinocchio と MeshCat 入門

6 自由度ロボットアーム · 複数モータ対応 · 運動学ソルバ · 軌道計画 · フルオープンソース

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📖 はじめに

reBotArm Control は reBot Arm B601 ロボットアーム向けの Python 制御ライブラリで、低レベルのモータ制御から高レベルの運動学計算までを含む完全なソリューションを提供します。

✨ 主な特長

• 🦾 デュアルモデル対応 — B601-DM（Damiao モータ）および B601-RS（RobStride モータ）
• 🧮 運動学ソルバ — Pinocchio に基づく順運動学/逆運動学
• 🛤️ 軌道計画 — SE(3) 測地線軌道 + CLIK 追従
• 🔧 柔軟な設定 — YAML 設定ファイルによる迅速なハードウェア適応

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⚙️ クイックスタート

必要条件

項目	要件
Python	3.10+
オペレーティングシステム	Ubuntu 22.04+
通信インターフェース	USB2CAN シリアルブリッジ または CAN インターフェース

インストール手順

Step 1. uv のインストール（未インストールの場合）

curl -LsSf https://astral.sh/uv/install.sh | sh

Step 2. 環境同期（すべての依存関係をインストール）

git clone https://github.com/vectorBH6/reBotArm_control_py.git
cd reBotArm_control_py
uv sync

ヒント

uv sync は仮想環境が存在しない場合は自動的に作成し、pyproject.toml と uv.lock に従ってすべての依存関係をインストールします。

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🔌 ハードウェア構成

デフォルト：Damiao USB2CAN シリアルブリッジ

reBot Arm B601-DM は、標準で Damiao USB2CAN シリアルブリッジモジュールを使用します。

ハードウェア接続：

1. USB ケーブルで USB2CAN モジュールを PC に接続します
2. システムは自動的に /dev/ttyACM0 デバイスとして認識します

設定の確認：

# Check device
ls /dev/ttyACM0

# Scan motors
motorbridge-cli scan --vendor damiao --transport dm-serial \
    --serial-port /dev/ttyACM0 --serial-baud 921600

オプション：標準 CAN インターフェース

他の USB-CAN アダプタ（CANable, PCAN など）を使用する場合：

# Start CAN interface
sudo ip link set can0 up type can bitrate 500000

# Verify interface
ip -details link show can0

モータブランド設定

モータブランド	伝送方式	設定	ボーレート
Damiao	シリアルブリッジ	dm-serial	921600
Damiao	CAN インターフェース	socketcan	500000
RobStride	CAN インターフェース	socketcan	500000

ヒント

• シリアルブリッジを使用する Damiao モータでは、--transport dm-serial を必ず設定してください
• フィードバック ID 規則：feedback_id = motor_id + 0x10

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📁 プロジェクト構成

reBotArm_control_py/
├── config/                     # Configuration files
│   └── robot.yaml              # Joint parameter configuration
├── example/                    # Example programs
│   ├── Debug Tools/
│   │   ├── 1_damiao_text.py        # Single motor console
│   │   └── 2_zero_and_read.py      # Zero calibration
│   ├── Kinematics Tests/
│   │   ├── 5_fk_test.py            # Forward kinematics
│   │   └── 6_ik_test.py            # Inverse kinematics
│   ├── Real Machine Control/
│   │   ├── 7_arm_ik_control.py     # IK real-time control
│   │   ├── 8_arm_traj_control.py   # Trajectory planning
│   │   └── 9_gravity_compensation.py  # Gravity compensation
│   └── sim/                    # Simulation tools
├── reBotArm_control_py/        # Core library
│   ├── actuator/               # Actuator module
│   ├── kinematics/             # Kinematics module
│   ├── controllers/            # Controller module
│   └── trajectory/             # Trajectory planning module
├── urdf/                       # URDF model
└── README.md

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🎮 サンプルプログラム

デバッグツール

1️⃣ 単一モータコンソール（1_damiao_text.py）

motorbridge SDK を直接用いた単一モータテストで、3 つの制御モードをサポートします。

使用方法：

uv run python example/1_damiao_text.py

対話コマンド：

コマンド	説明
mit <pos_deg> [vel kp kd tau]	MIT モード
posvel <pos_deg> [vlim]	POS_VEL モード
vel <vel_rad_s>	速度モード
enable / disable	有効化/無効化
set_zero	ゼロ位置の設定
state	状態表示

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2️⃣ 原点キャリブレーション & 角度モニタ（2_zero_and_read.py）

すべての関節の原点を自動設定し、関節角度をリアルタイムで表示します。

使用方法：

uv run python example/2_zero_and_read.py

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運動学テスト

5️⃣ 順運動学テスト（5_fk_test.py）

関節角度からエンドエフェクタの姿勢を計算します。

入力：6 関節角（度）

出力：

• エンドエフェクタ位置（X, Y, Z）— 単位：メートル
• 回転行列（3×3）
• オイラー角（ロール/ピッチ/ヨー）— 単位：度

例：

uv run python example/5_fk_test.py
> 0 0 0 0 0 0
> 45 -30 15 -60 90 180

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6️⃣ 逆運動学テスト（6_ik_test.py）

所望のエンドエフェクタ姿勢から関節角度を求めます。

入力形式：

• 位置のみ：<x> <y> <z>（メートル）
• 位置 + 姿勢：<x> <y> <z> <roll> <pitch> <yaw>（度）

例：

uv run python example/6_ik_test.py
> 0.25 0.0 0.15              # Position only
> 0.25 0.0 0.15 0 0 0        # Position + Orientation

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実機制御

パーミッション設定

実機制御のサンプルを実行する前に、デバイスのパーミッションを設定する必要があります：

# Set serial device permission (Damiao USB2CAN)
sudo chmod 666 /dev/ttyACM0

# Or for CAN interface (e.g., can0)
sudo chmod 666 /dev/can0

7️⃣ IK リアルタイム制御（7_arm_ik_control.py）

IK ソルバに基づくエンドエフェクタのリアルタイム制御。

対話コマンド：

コマンド	説明
x y z [roll pitch yaw]	目標エンドエフェクタ姿勢
state	現在/目標状態の表示
pos	現在のエンドエフェクタ位置
q/quit/exit	終了

使用方法：

uv run python example/7_arm_ik_control.py
> 0.3 0.0 0.2
> 0.3 0.1 0.25 0 0.5 0

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8️⃣ 軌道計画制御（8_arm_traj_control.py）

SE(3) 測地線軌道計画 + CLIK 追従。

入力形式：

x y z [roll pitch yaw] [duration]

パラメータ：

• x, y, z: 目標位置（メートル）
• roll, pitch, yaw: 目標姿勢（ラジアン）
• duration: 移動時間（秒）、デフォルト 2.0s

使用方法：

uv run python example/8_arm_traj_control.py
> 0.3 0.0 0.3 0 0.4 0 2.0

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9️⃣ 重力補償制御（9_gravity_compensation.py）

Pinocchio の動力学モデルを用いて関節の重力を補償します。

制御則：

tau = g(q)          — Gravity feedforward
pos = current motor position  — Joint position follows current position
kp = 2,  kd = 1     — Unified stiffness/damping for all motors

期待される挙動：

• ロボットアームが任意の姿勢で「浮いた」ような状態になる
• 手を離しても自重で落下しない
• 手動で任意の位置に動かすことができる

使用方法：

uv run python example/9_gravity_compensation.py

出力：

• 各関節の期待トルクをリアルタイム表示（N·m）
• Ctrl+C で停止して切断

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📄 ライセンス

このプロジェクトは MIT License のもとでオープンソースとして公開されています。

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☎ お問い合わせ

• 技術サポート： Submit Issue
• リポジトリ： GitHub

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