reBot Arm B601-RS 向け Pinocchio と MeshCat 入門

6 自由度ロボットアーム · マルチモーター対応 · 運動学ソルバ · 軌道計画 · 完全オープンソース

traj_sim_geodesic

Pinocchio は、ロボットの動力学解析と最適化のためのオープンソースライブラリです。効率的な順運動学 / 逆運動学、動力学計算、および軌道計画を提供します。MeshCat は、ロボットの状態や運動軌跡をリアルタイムに表示できる Web ベースの 3D 可視化ツールです。

本プロジェクトは、Pinocchio の強力な計算機能と MeshCat の直感的な可視化を組み合わせ、reBot Arm B601-RS 向けに、運動学解析とデバッグのための完全なツールセットを提供します。

プロジェクトの特長

完全な運動学解析 順運動学 (FK) と逆運動学 (IK) 計算をサポートし、ロボットアームのエンドエフェクタ姿勢をリアルタイムで解くことができます。
リアルタイム 3D 可視化 追加ソフトウェアなしで、MeshCat を通じてブラウザ上にロボットアームの状態と運動軌跡をリアルタイム表示します。
軌道計画とトラッキング SE(3) 測地線軌道計画を実装し、CLIK（Closed-Loop Inverse Kinematics）トラッキング制御をサポートします。
重力補償制御 Pinocchio の動力学モデルに基づいて関節の重力トルクを計算し、ロボットアームに「フローティング」効果を実現します。基本版とエンドエフェクタ速度ロック版の両方をサポートします。
マルチモードモーター制御 MIT、POS_VEL、VEL 制御モードをサポートし、Damiao および Robostride モータープロトコルの両方と互換性があります。
オープンソース & 拡張性 すべてのコードはオープンソースであり、ユーザーはニーズに応じて制御アルゴリズムや可視化効果をカスタマイズできます。

仕様

このチュートリアルのハードウェアは Seeed Studio によって提供されています。

パラメータ	仕様
ロボットアームモデル	reBot Arm B601-RS 組立済みキット（グリッパー付き）
自由度	6+1（グリッパー付き）
リーチ	754.7 mm（グリッパー付き） / 587.5 mm（グリッパーなし）
可搬重量	定格荷重 2.5 kg / 最大荷重 5 kg
関節可動範囲	J1: ±150° / J2: 220° ~ 0° / J3: 220° ~ 0° / J4: ±90° / J5: ±90° / J6: ±180° / グリッパー: 345° ~ 0°
繰り返し精度	0.1 mm
自重	6.7 kg
サーボモーター	RobStride 06 × 3 / RobStride 00 × 4
通信方式	CAN バス @ 1 Mbps
動作電圧	DC 48V
電源	DC 48V 15A
動作温度	-20°C ~ 50°C
制御方法	PC

対応ソフトウェアプラットフォーム

プラットフォーム	対応状況
ROS1	✅
MoveIt1	✅
ROS2	✅
MoveIt2	✅
Python	✅
LeRobot	✅
Isaac Sim	✅
Pinocchio	✅

関節モーターパラメータ

パラメータ	RobStride 00	RobStride 06
定格電圧	48V	48V
定格電流	4.7 Apk ± 10%	14.3 Apk ± 10%
最大電流	15.5 Apk ± 10%	57 Apk ± 10%
定格トルク	5 N.m	11 N.m
最大トルク	14 N.m	36 N.m
定格回転数	100 rpm ± 10%	100 rpm ± 10%
無負荷最大回転数	315 rpm ± 10%	480 rpm ± 10%
減速比	10 : 1	9 : 1
極対数	28	—
モーターインダクタンス	750 ± 20 μH	0.165 mH ± 10%
線抵抗	1.5 ± 10% Ω	0.23 ± 10% Ω
外径	57 mm	82 mm
高さ	51 ± 1 mm	49 ± 0.5 mm
モーター重量	310 g ± 3 g	621 g
エンコーダ分解能	14 bit（単回転絶対値）
エンコーダ数	2
エンコーダタイプ	磁気エンコーダ（単回転）
制御インターフェース	CAN @ 1 Mbps
デバッグインターフェース	UART @ 921600 bps
制御モード	MIT モード / 速度モード / 位置モード / トルクモード
保護機能	過熱保護：モーターサーミスタ温度が 145°C を超えた場合低電圧保護：モーター電圧が保護電圧 12V を下回った場合

部品表 (BOM)

コンポーネント	数量	同梱
reBot Arm B601-RS ロボットアーム	1	✅
CANABLE	1	✅
電源アダプタ (DC 48V 15A)	1	✅
USB-C ケーブル	1	✅
グリッパー	1	✅

動作環境要件

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	CAN インターフェース (can0)
電源	DC 48V 15A

注意

ロボットアームでサンプルを実行している間は、アームのリーチ作業空間の 70% 以内で動作させる必要があります。長時間ワークスペース外に留まると、第 2 関節モーターがスタール保護状態に入り、アームが落下する原因となります。

インストール手順

ステップ 1. uv をインストール（未インストールの場合）

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

ステップ 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、（存在しない場合は）自動的に仮想環境を作成し、pyproject.toml と uv.lock に基づいてすべての依存関係をインストールします。

ステップ 3. RS バージョン用に設定ファイルを変更

この Wiki は reBot Arm B601-RS 向けです。サンプルを実行する前に、config/rebotarm.yaml 内のハードウェア設定を DM バージョンから RS バージョンに切り替えてください：

# Before modification
hardware_yaml: "rebotarm_dm.yaml"

# After modification
hardware_yaml: "rebotarm_rs.yaml"

注意

この設定を変更しない場合、プログラムは Damiao モータープロトコルで通信を行うため、RS モーターが認識されなかったり、正常に動作しなかったりします。

デバッグツール

CAN チャネル設定

実機制御サンプルを実行しモーターをデバッグする前に、CAN チャネルを設定する必要があります（PCAN-USB の場合、再接続後に再設定が必要です）：

# PCAN-USB should usually appear directly as can0 or can1
sudo modprobe peak_usb
ip -br link

# If can0 appears, set the bitrate
sudo ip link set can0 down 2>/dev/null
sudo ip link set can0 type can bitrate 1000000 
sudo ip link set can0 up    # Bring up can0

単一モーターコンソール — Robostride RS06 (`0x01rs06_test.py`)

motorbridge SDK を直接使用して、Robostride RS06 単一モーターのテストを行います。RS06 モーターは CAN バス で通信します。

実行コマンド:

uv run python example/0x01rs06_test.py

対話コマンド:

コマンド	説明
`enable` / `disable`	有効化 / 無効化
`set_zero`	ソフトウェアゼロ位置を設定
`state`	現在の状態を表示
`ping`	モーターに Ping を送り応答を取得
`clear_error`	モーターエラーをクリア
`mode <mit/posvel/vel>`	制御モードを切り替え
`mit <pos> [vel] [kp] [kd]`	MIT モードコマンド
`posvel <pos> [vlim]`	POS_VEL モードコマンド
`vel <velocity>`	純粋な速度モードコマンド
`read_param <id> [type]`	モーターパラメータを読み取り
`write_param <id> <value> [type]`	モーターパラメータを書き込み
`loop`	ループ制御モードに入る
`q` / `quit`	終了

注意: Robostride モーターは CAN インターフェース（デフォルト can0）を使用し、ホスト / フィードバック ID はデフォルトで 0xFD です。モーターテスト中は、正常に読み取りと制御を行うために、一度モーターを無効化してから再度有効化する必要があります。

ゼロキャリブレーションと角度モニタリング (`2_zero_and_read.py`)

すべての関節のゼロ位置を自動的に設定し、関節角度をリアルタイムに表示します。

実行コマンド:

uv run python example/2_zero_and_read.py

# Example output
-0.12  +0.23  -6.42  +41.74  -0.45  -0.01  -0.01

基本制御テスト

MIT モード全関節制御 (`3_mit_control.py`)

すべての関節で MIT モードを統一的に使用し、各サイクルで同期的に制御コマンドを送信します。

入力: すべての関節角度（度）、スペース区切り。グリッパーが構成されている場合は、追加でグリッパー角度が必要です。

実行コマンド:

uv run python example/3_mit_control.py
> 30 0 0 0 0 0 # Control motor 1 to rotate 30 degrees
> state
  pos (deg): ['+29.99', '+0.00', '-45.00', '+0.00', '+0.00', '+0.00']
> q # Exit system

危険

MIT 制御モードではロボットアームが非常に高速で動作することに注意してください。人や他の機器はアームの作業半径から離しておいてください。

POS_VEL モード全関節制御 (`4_pos_vel_control.py`)

すべての関節の目標角度を入力し、POS_VEL（位置・速度）ハイブリッド制御モードでモーター制御を行います。目標角度到達時の動作をよりスムーズかつ制御しやすくし、振動を低減します。

実行コマンド:

uv run python example/4_pos_vel_control.py
> 30 0 0 0 0 0 # Control motor 1 to rotate 30 degrees
> state
  pos (deg): ['+29.99', '+0.00', '-45.00', '+0.00', '+0.00', '+0.00']
> q # Exit system

運動学テスト

順運動学テスト (`5_fk_test.py`)

関節角度に基づいてエンドエフェクタの姿勢を計算します。

入力: 6 関節角度（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 (roll/pitch/yaw) — 単位: 度

例:

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

逆運動学テスト (`6_ik_test.py`)

所望のエンドエフェクタ姿勢に基づいて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

MIT モードでの逆運動学制御 (`7_arm_ik_control.py`)

MIT モードで逆運動学（IK）を使用し、ロボットアームのエンドエフェクタを移動させたい 3D 座標（X, Y, Z）と姿勢（オイラー角）を指定します。

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）
state を入力: 各関節の現在の実際のラジアン値を表示。
end_state を入力: 現在のエンドエフェクタの実際の空間座標（m）とオイラー角（rad）を表示。

実行コマンド:

uv run python example/7_arm_ik_control.py

#Usage A
> 0.3 0.0 0.4 # Position only (orientation defaults to 0), move the arm end-effector to 0.3 meters forward and 0.4 meters above.

#Usage B
> 0.3 0.0 0.4 0.0 0.0 0.5 # Control both position and orientation: move to the specified position while rotating the wrist yaw angle by 0.5 radians.

> ctrl + c # Exit system

危険

このサンプルコードでは、ロボットアームが非常に高速で動作することに注意してください。人や他の機器がアームの動作半径内に入らないようにしてください。

スムーズ軌道付き逆運動学制御 (`8_arm_traj_control.py`)

MIT モードで逆運動学（IK）を使用し、目標時間内で一様または滑らかな加減速の運動軌道を自動的に計画して、関節の激しい振動を回避します。

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）
位置 + 姿勢 + 時間（デフォルト 2.0）: <x> <y> <z> <roll> <pitch> <yaw> <time>（度）
state を入力: 各関節の現在の実際のラジアン値を表示。
end_state を入力: 現在のエンドエフェクタの実際の空間座標（m）とオイラー角（rad）を表示。

実行コマンド:

uv run python example/8_arm_traj_control.py

#Usage A
> 0.3 0.0 0.4 # Position only, orientation defaults to 0, default movement time is 2.0 seconds

#Usage B
> 0.3 0.0 0.4 0.0 0.0 0.5 # Control both position and orientation: move to the specified position while rotating the wrist yaw angle by 0.5 radians, default movement time is 2.0 seconds

#Usage C
> 0.3 0.0 0.4 0.0 0.0 0.0 5.0 # Move the arm to the specific position and specify 5.0 seconds to slowly move there. (Note: If entering time, the preceding orientation parameters 0 0 0 cannot be omitted)

> ctrl + c # Exit system

重力補償制御 — 基本バージョン (`9_gravity_compensation.py`)

Pinocchio の動力学モデルを使用して、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 joints

期待される動作:

ロボットアームが任意の姿勢で「浮いている」ようになる
手を離しても自重で落下しない
手で任意の位置に動かすことができる

実行コマンド:

uv run python example/9_gravity_compensation.py

出力:

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

重力補償を終了する前にホームに戻す

スクリプトを停止する際（Ctrl+C）、プログラムはすべてのモータを直接無効化し、ロボットアームは自動的にゼロ位置へは戻りません。関節が急に落下して衝突や破損を招かないよう、終了前に必ずロボットアームを手で支えるか、安全／ホーム姿勢に移動させてください。

個別関節の補償調整

構造的な摩擦や組み立て誤差により、一部の関節で重力補償が不足または過剰になる場合は、コード内の tau_g 配列の該当要素に追加のスケーリングを適用できます:

tau_g[x] *= y  # x is the joint motor id, y is the compensation factor, usually starting from 1
# This compensation is generally only used for joints 2 and 3

例えば、tau_g[2] *= 1.2 は、関節 2 の重力補償トルクを 20% 増加させることを意味します。一度に大きく変更しすぎないよう、実際のフローティングの状態を見ながら項目ごとに調整することを推奨します。

重力補償制御 — エンドエフェクタ速度ロック版 (`10_gravity_compensation_lock.py`)

基本的な重力補償に基づき、エンドエフェクタの速度検出と関節角ロック機構を追加します。

制御則:

tau = g(q) + integral_term    — Gravity feedforward + integral term
pos = q_target                 — Target joint angle (locked or updated)
kp = 8.0,  kd = 1.0           — Enhanced stiffness/damping

ロックロジック:

エンドの並進速度 ||v_ee|| < 0.04 m/s かつ角速度 ||w_ee|| < 0.08 rad/s のとき:
- 目標関節角 q_target はロックされたまま
- ロボットアームは現在位置にロックされる
エンド速度がしきい値を超えたとき:
- q_target が現在の関節角に更新される
- 手で押して位置を変更できる

期待される動作:

ロボットアームが現在位置にロックされ、目標角度を変えるには力が必要
基本バージョンより安定しており、姿勢保持が必要なシナリオに適している

実行コマンド:

uv run python example/10_gravity_compensation_lock.py

出力:

ロック状態をリアルタイム表示（LOCKED / UPDATE）
エンドの並進速度・角速度
各関節の重力補償トルク（N·m）
Ctrl+C で停止して切断

重力補償を終了する前にホームに戻す

個別関節の補償調整

tau_g[x] *= y  # x is the joint motor id, y is the compensation factor, usually starting from 1
# This compensation is generally only used for joints 2 and 3

安全テスト用設定: スクリプト先頭の ENABLED_JOINTS リストを変更することで、安全テストのために指定した関節のみを有効化できます:

ENABLED_JOINTS = ["joint1"]  # Enable only joint1

シミュレーション環境

順運動学シミュレーション (`sim/fk_sim.py`)

インタラクティブな順運動学シミュレーションで、関節角を入力してロボットアームの姿勢を MeshCat 上に可視化します。

実行コマンド:

uv run python example/sim/fk_sim.py

インタラクティブコマンド:

6 つの関節角（度）をスペース区切りで入力
例: 0 0 0 0 0 0
例: 45 -30 15 -60 90 -180
q/quit/exit: 終了

機能:

エンドエフェクタの位置と姿勢をリアルタイム表示
連続入力によりさまざまな姿勢をテスト可能
整形された姿勢情報を出力

逆運動学シミュレーション (`sim/ik_sim.py`)

インタラクティブな逆運動学シミュレーションで、目標姿勢に対して関節角を自動的に解き、可視化します。

実行コマンド:

uv run python example/sim/ik_sim.py

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（ラジアン）

例:

> 0.25 0.0 0.25              # Position only
> 0.25 0.0 0.25 0 0 0        # Position + orientation

機能:

IK が収束したかどうかを自動判定
反復回数と誤差を表示
ロボット姿勢をリアルタイム更新

軌道計画シミュレーション (`sim/traj_sim.py`)

SE(3) 測地線軌道計画シミュレーションで、CLIK 追従と MeshCat アニメーション再生を含みます。

実行コマンド:

uv run python example/sim/traj_sim.py

インタラクティブコマンド:

入力: x y z [roll pitch yaw]（メートル／ラジアン）
Enter を直接押すとデフォルト設定を使用
q: 終了

機能:

現在位置から目標姿勢までの軌道を計画
最小ジャーク軌道プロファイルを使用
軌道統計情報をリアルタイム表示
MeshCat で軌道全体のアニメーションを再生
参照経路（灰色）と実際の経路（緑色）を表示

可視化ツール (`sim/visualizer.py`)

MeshCat ビジュアライザのラッパーで、統一されたロボット表示インターフェースを提供します。

主な機能:

URDF モデルを読み込みロボットを表示
3D ポリライン経路（参照／実際）を描画
IK 目標姿勢を表示（三色座標軸 + 球）
関節軌道アニメーションの再生をサポート

使用例:

from example.sim.visualizer import Visualizer
viz = Visualizer()
viz.update(q)  # Update robot pose
viz.draw_path(points, "path_name", color)  # Draw path

FAQ

Permission denied エラーが発生する デバイス権限を設定するために、sudo chmod 666 /dev/ttyACM0（Damiao）または sudo chmod 666 /dev/can0（Robostride）を実行していることを確認してください。
IK の解が失敗する、または結果がおかしい 目標姿勢がロボットアームの作業空間内にあるか確認し、関節リミットが正しく設定されていることを確認してください。
重力補償の効果が悪い 構造誤差や加工精度が原因の可能性があります。本プロジェクトの重力補償は URDF と Pinocchio に依存しています。実際に計測したパラメータに合わせて URDF を修正してみてください（このステップは AI に相談することもできます）。
Robostride モータのステータスが読み取れない motorbridge 内部のプロトコル設定の問題により、RS モーターは DM モーターのようにステータスを問い合わせできない場合があります。実際の動作結果に基づいて判断するか、ping コマンドを使用してモーター通信が正常か確認してください。
Damiao モーター構成と Robostride モーター構成を切り替える方法 config/rebotarm_dm.yaml（Damiao）または config/rebotarm_rs.yaml（Robostride）の設定ファイルを変更し、コード内で対応する設定を読み込みます。
ロボットアームがアームの到達範囲の 70% を超える位置で長時間静止していると、第 2 関節モーターがスタール保護状態に入ります
ロボットアームの電源を入れ直してください。第 2 関節モーターのスタール保護エラーは自動的にクリアされます。

お問い合わせ

技術サポート: Submit Issue
プロジェクトリポジトリ: GitHub
フォーラム: Seeed Studio Forum

プロジェクトの特長​

仕様​

対応ソフトウェアプラットフォーム​

関節モーターパラメータ​

部品表 (BOM)​

動作環境要件​

インストール手順​

ステップ 1. uv をインストール（未インストールの場合）​

ステップ 2. 環境同期（すべての依存関係をインストール）​

ステップ 3. RS バージョン用に設定ファイルを変更​

デバッグツール​

単一モーターコンソール — Robostride RS06 (0x01rs06_test.py)​

ゼロキャリブレーションと角度モニタリング (2_zero_and_read.py)​

基本制御テスト​

MIT モード全関節制御 (3_mit_control.py)​

POS_VEL モード全関節制御 (4_pos_vel_control.py)​

運動学テスト​

順運動学テスト (5_fk_test.py)​

逆運動学テスト (6_ik_test.py)​

MIT モードでの逆運動学制御 (7_arm_ik_control.py)​

スムーズ軌道付き逆運動学制御 (8_arm_traj_control.py)​

重力補償制御 — 基本バージョン (9_gravity_compensation.py)​

重力補償制御 — エンドエフェクタ速度ロック版 (10_gravity_compensation_lock.py)​

シミュレーション環境​

順運動学シミュレーション (sim/fk_sim.py)​

逆運動学シミュレーション (sim/ik_sim.py)​

軌道計画シミュレーション (sim/traj_sim.py)​

可視化ツール (sim/visualizer.py)​

FAQ​

お問い合わせ​

参考ドキュメント​

プロジェクトの特長

仕様

対応ソフトウェアプラットフォーム

関節モーターパラメータ

部品表 (BOM)

動作環境要件

インストール手順

ステップ 1. uv をインストール（未インストールの場合）

ステップ 2. 環境同期（すべての依存関係をインストール）

ステップ 3. RS バージョン用に設定ファイルを変更

デバッグツール

単一モーターコンソール — Robostride RS06 (`0x01rs06_test.py`)

ゼロキャリブレーションと角度モニタリング (`2_zero_and_read.py`)

基本制御テスト

MIT モード全関節制御 (`3_mit_control.py`)

POS_VEL モード全関節制御 (`4_pos_vel_control.py`)

運動学テスト

順運動学テスト (`5_fk_test.py`)

逆運動学テスト (`6_ik_test.py`)

MIT モードでの逆運動学制御 (`7_arm_ik_control.py`)

スムーズ軌道付き逆運動学制御 (`8_arm_traj_control.py`)

重力補償制御 — 基本バージョン (`9_gravity_compensation.py`)

重力補償制御 — エンドエフェクタ速度ロック版 (`10_gravity_compensation_lock.py`)

シミュレーション環境

順運動学シミュレーション (`sim/fk_sim.py`)

逆運動学シミュレーション (`sim/ik_sim.py`)

軌道計画シミュレーション (`sim/traj_sim.py`)

可視化ツール (`sim/visualizer.py`)

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