第7章 - MotorBridge モーター制御ライブラリ

ステージ 2 · 第7章 · 実践

7. MotorBridge モーター制御ライブラリ

Seeed Physical AI Beginner's Course 第7章 — ベンダー横断 CAN モーター制御ライブラリ MotorBridge と、Web および Python から DM / RS モーターを制御する方法について説明します。

インストール DM モーター RS モーター

この章で学ぶこと7.1 MotorBridge とは？7.2 インストール環境7.3 MotorBridge による DM モーター制御7.4 MotorBridge による RS モーター制御

7.1 MotorBridge とは？

概要

7.1 MotorBridge とは？

MotorBridge は、ロボットアーム／ヒューマノイドロボット向けの一体型関節モーターを対象とした、Seeed Studio によるベンダー横断・統一 CAN モーター制御ソフトウェアスタックです。下位層には高性能な Rust コアを採用し、標準 C ABI インターフェースを提供、さらに Python / C++ / ROS2 の言語バインディングを備えています。1 セットの API で、市場にある主流の一体型関節モーターを駆動できます。

コアとなる位置付け

1 つのコードで、すべての主流関節モーターに対応し、各ベンダー独自の CAN プロトコル差異を吸収 — ロボットアーム開発における、複数モーターブランド対応の煩雑さという課題をピンポイントで解決します。

解決する業界のペインポイント：

市販の一体型関節（Damiao、RobStride、MyActuator など）は、それぞれ独自の CAN プロトコルやコマンド形式、制御モードを持ち、互換性がまったくありません。MotorBridge はその上に抽象化レイヤーを提供し、上位 API 呼び出しは完全に統一され、下位層でベンダーごとのプロトコルに自動適応します。モーターを切り替える際は、ベンダーのパラメータを変更するだけで、モーション制御ロジックを変更する必要はありません。

具体的には、次の問題を解決します：

モーターブランドを変更するたびに、CAN 通信および 3 ループ制御コード一式を書き直す必要がある；
開発者は 5 つ以上の独自プロトコルを同時に学習し、複数のコードライブラリを保守しなければならない；
統一されたデバッグ／キャリブレーション／可視化ツールがなく、各モーター付属のツールは相互運用できない；
Python ネイティブ制御はリアルタイム性が低く、GC ポーズがロボットのモーション制御に影響する。

モーターベンダー	バスタイプ	対応制御モード
Damiao	CAN2.0 / シリアルブリッジ	MIT インピーダンス、位置-速度、純粋速度、力-位置制御
RobStride	CAN2.0	MIT、位置、速度
MyActuator RMD	CAN2.0	電流、位置、速度
HighTorque	CAN2.0	MIT、位置-速度、純粋速度、力-位置制御
Hexfellow	CAN-FD	MIT、位置-速度

全体レイヤー構成（上位から下位へ）

アプリケーション層（ユーザー開発層）：

Python、C++（開発中）、ROS2 ノードをサポートします。開発者は統一 API を直接呼び出すだけで、下位の CAN プロトコルを意識する必要はありません。

Python：ctypes で Rust でコンパイルされた動的ライブラリをバインドし、軽量かつ性能ロスなし；
補助ツール：コマンドライン CLI、Web 可視化コンソール MotorBridge-Studio。

従来のベンダー専用 SDK と比べた利点

比較項目	ベンダー純正 SDK	MotorBridge
複数モーターブランド対応	単一ブランド専用で、モーター切り替え時はコードを書き直し	統一 API で、モーター変更時はベンダーパラメータを変えるだけ
リアルタイム性能	Python 実装で GC によるスタッタリングが発生し、タイミングが不安定	Rust 下位層で GC なし、高いリアルタイム性能
デバッグツール	それぞれ独立した上位ツールで、操作がバラバラ	統一 CLI + Web 可視化コンソール
マルチ言語対応	多くは Python のみ提供	Python / C++ / ROS2 で下位ライブラリを共有
プロトコルのカプセル化	開発者が CAN メッセージを手動でパースする必要あり	下位 CAN プロトコルの詳細を完全に隠蔽
クロスプラットフォーム	対応状況がバラバラ	Windows / macOS / Linux をフルサポート

7.2 インストール環境

セットアップ

7.2 インストール環境

7.2.1 Miniforge のインストール

Ubuntu へのインストール

wget https://github.com/conda-forge/miniforge/releases/latest/download/Miniforge3-Linux-x86_64.sh

bash Miniforge3-Linux-x86_64.sh

次に、プロンプトに従って yes を入力するか Enter キーを押します。インストールが完了したら、次のコマンドを入力してターミナルスクリプトを更新します：

source ~/.bashrc

注記

ユーザー名の前に (base) が表示されていれば、インストールは成功しています。

その他のプラットフォーム

Jetson / Raspberry Pi：

wget "https://github.com/conda-forge/miniforge/releases/latest/download/Miniforge3-$(uname)-$(uname -m).sh"

bash Miniforge3-$(uname)-$(uname -m).sh

macOS：

curl -L -O "https://github.com/conda-forge/miniforge/releases/latest/download/Miniforge3-MacOSX-$(uname -m).sh"

bash Miniforge3-MacOSX-$(uname -m).sh

Windows：

ブラウザで Miniforge Release ページを開き、最新版の Miniforge3-Windows-x86_64.exe を探してクリックし、ダウンロードします。

7.2.2 環境の作成

Python 3.10 以上の仮想環境 — motorbridge には Python バージョン 3.10 以上が必要です：

conda create -y -n rebot_motorbridge python=3.12

続いて仮想環境を有効化します。ターミナルを開き、仮想環境内の関連機能を使いたいときは、毎回この有効化コマンドを再実行する必要があります：

conda activate rebot_motorbridge

motorbridge のインストール

rebot_motorbridge 仮想環境を有効化した後、次のコマンドを実行して motorbridge をインストールします：

pip install motorbridge

7.3 MotorBridge による DM モーター制御

DM モーター

7.3 MotorBridge による DM モーター制御

Web 制御

ブラウザで次のアドレスを開きます：

https://motorbridge.github.io/motorbridge-studio/

Help オプションをクリックし、使用しているオペレーティングシステムとドライバボードに応じて対応するコマンドをコピーし、IP アドレスとポート番号を確認してから、ターミナルで Enter を押して実行します。

ここでは Damiao DM モーターを例に説明します：

Linux プラットフォームでは、次のコマンドを入力します：

motorbridge-gateway -- \
  --bind 127.0.0.1:9002 --vendor damiao --transport dm-serial \
  --serial-port /dev/ttyACM0 --serial-baud 921600 \
  --dt-ms 20

macOS プラットフォームでは、次のコマンドを入力します：

motorbridge-gateway -- \
  --bind 127.0.0.1:9002 --vendor damiao --transport dm-serial \
  --serial-port /dev/tty.usbmodem14101 --serial-baud 921600 \
  --dt-ms 20

Windows では、次のコマンドを入力します：

motorbridge-gateway -- --bind 127.0.0.1:9002 --vendor damiao --transport dm-serial --serial-port COM3 --serial-baud 921600 --dt-ms 20

警告

ポート番号は正しいポートを指定し、バインド前に権限が付与されている必要があります。

上記コマンドを入力したら、Web ページに戻って Connect をクリックします。接続に成功すると、右上に緑色の Connected という文字が表示されます。

DM モーターを選択した後、Scan Damiao をクリックします。

スキャンが成功すると、次のようなカードが表示されます。

右側にはモーター関連のパラメータが表示されます。左下の有効化ボタンをクリックすると、モーターのランプが緑色に変わります。この状態でモーターを制御できます。

スライダーをドラッグするか、小さなボックスに対応する角度（単位は rad）を入力し、Move をクリックすると、モーターが目標角度まで回転します。
Enable ボタンをクリックした後、Zero+Save をクリックすると、現在位置をゼロ点として設定できます。
モーター ID を設定します。モーターを reBot 上で使用する場合、can_id は対応する関節番号に設定し、master_id は 0x10 + can_id に設定します。

例えば、can_id が 1 の場合、master_id は 0x11、つまり 16 + 1 = 17 にする必要があります。その後、Set CAN_ID をクリックします。

Python コード制御

環境がインストールされていない場合は、まず 7.2 節のインストール環境を参照してください。DM モーター関連のサンプルはすべて、Damiao のシリアルポートを通じて実装されています。

まず、サンプルコードを取得します：

git clone https://github.com/hopcan/motorbridge_ctrl.git

次に、対応する conda 環境を有効化し、サンプルコードのフォルダに入ります：

conda activate rebot_motorbridge

cd your_folder_path/motorbridge_ctrl/dm_motor_ctrl

DM モーターの有効化/無効化

1_enable_dm.py は、DM モーターの有効化/無効化の典型的なサンプルです。

python 1_enable_dm.py

現象：DM モーターを有効化すると、モーターのランプが緑色に点灯します。3 秒後、DM モーターは無効化されます。

# Enable specified motor, disable motor after 3 seconds
from motorbridge import Controller, Mode
import time

motor_configs = {
    1 : {
        "can_id": 0x01,
        "master_id": 0x11,  # 0x10 + 1
        "model": "4310",  # 4310 / 4340P / 6001
    },
}

ctrl = Controller.from_dm_serial("/dev/ttyACM0", 921600)

# Add motor to the bus
motor = {}
for num, cfg in motor_configs.items():
    motor[num] = ctrl.add_damiao_motor(cfg["can_id"], cfg["master_id"], cfg["model"])

# Enable all motors on the bus
ctrl.enable_all()

time.sleep(3)

# Disable all motors on the bus
ctrl.disable_all()

モーター ID のスキャン

2_scan_DMmotor.py は、DM モーターの CAN ID をスキャンするサンプルです。

python 2_scan_DMmotor.py

メイン実装関数 scan_damiao_motors の入力は、CAN ID の範囲とポートです。実行後、スキャンされた CAN ID と、その対応するマスター ID が表示されます。このスクリプトは、CAN ID と対応するマスター ID が正しいかどうかを確認するために使用できます。

from motorbridge import Controller

def scan_damiao_motors(start_can_id, end_can_id, channel="/dev/ttyACM0"):
    found_motors = []

    print(f"start scanning  {channel},canID : {start_can_id} - {end_can_id}")

    for motor_can_id in range(start_can_id, end_can_id + 1):
        ctrl = Controller.from_dm_serial(channel, 921600)
        temp_motor_master_id = 0x11 + motor_can_id

        try:
            motor = ctrl.add_damiao_motor(motor_can_id, temp_motor_master_id, "4340P")

            try:
                # Read register to get CAN ID
                esc_id = motor.get_register_u32(8, timeout_ms=100)
                master_id = motor.get_register_u32(7, timeout_ms=100)
                print(f"[find] motor_can_id=0x{esc_id:02X} motor_master_id=0x{master_id:02X}")
                found_motors.append(esc_id)

            except Exception:
                # Read error, no such CAN ID
                print(f"[no respond] motor_can_id=0x{motor_can_id:02X}")

            finally:
                motor.close()

        except Exception as e:
            print(f"[error] motor_can_id=0x{motor_can_id:02X}: {e}")
        finally:
            ctrl.close_bus()
            ctrl.close()

    print(f"\nfinish find {len(found_motors)} motor")
    return found_motors

# Run scanning
if __name__ == "__main__":
    motors = scan_damiao_motors(start_can_id=1, end_can_id=10, channel="/dev/ttyACM0")

    print("\nfind motor config:")
    for can_id in motors:
        print(f"  can_id=0x{can_id:02X}")

CAN ID と対応するマスター ID の設定

3_set_id.py は、DM モーターの CAN ID とマスター ID を設定するサンプルです。

python 3_set_id.py

メイン実装関数 set_DMmotor_ID の入力は、古い CAN ID、設定したい新しい CAN ID、設定したい新しいマスター ID、およびポートです。

from motorbridge import Controller
from motorbridge import Controller, RID_MST_ID, RID_ESC_ID
import time

# Set CAN ID and master ID
def set_DMmotor_ID(old_can_id, new_can_id, new_master_id, channel="/dev/ttyACM0"):

    ctrl = Controller.from_dm_serial(channel, 921600)
    temp_motor_master_id = 0x10 + old_can_id
    motor = ctrl.add_damiao_motor(old_can_id, temp_motor_master_id, "4340P")

    try:
        motor.write_register_u32(RID_MST_ID, new_master_id)
    except Exception:
        pass
    try:
        motor.write_register_u32(RID_ESC_ID, new_can_id)
    except Exception:
        pass
    new_motor = ctrl.add_damiao_motor(new_can_id, new_master_id, "4340P")
    new_motor.store_parameters()
    print("change ID and save")
    time.sleep(1)
    ctrl.close_bus()
    ctrl.close()

if __name__ == "__main__":
    old_can_id = 0x06
    new_can_id = 0x01
    new_master_id = 0x11
    set_DMmotor_ID(old_can_id, new_can_id, new_master_id, channel="/dev/ttyACM0")

各種モードの制御

4_mit_ctrl.py は MIT モードの制御サンプルです。kp はコントローラの剛性、kd はコントローラの減衰、tau はフィードフォワードトルクです。

python 4_mit_ctrl.py

現象：このサンプルでは tau のみを与えているため、モーターは回転し続けます。MIT モードに基づいて、さまざまな制御モードを導出できます。例えば、kp=0 で kd が 0 でない場合、vel を与えることで定速回転を実現できます；kp=0 かつ kd=0 の場合、tau を与えることで所定トルク出力を実現できます。

注意

tau のみを与える場合、あまり大きな tau を与えないでください。tau が大きすぎると、所望の tau を実現するためにモーターがどんどん速く回転してしまいます。
位置制御を行う場合、kd を 0 に設定しないでください。そうしないと、モーターの振動や制御不能を引き起こす可能性があります。
pos と vlim の単位はそれぞれ rad および rad/s で、データ型は float です。

from motorbridge import Controller, Mode
import time


motor_can_id = 0x01
motor_master_id = 0x11
channel = "/dev/ttyACM0"

# Get motor control handle
ctrl = Controller.from_dm_serial(channel, 921600)
motor = ctrl.add_damiao_motor(motor_can_id, motor_master_id, "4340P")

# Enable all motors
ctrl.enable_all()

# Switch to MIT mode, timeout 1000ms
motor.ensure_mode(Mode.MIT, timeout_ms=1000)

# MIT control
motor.send_mit(
    pos=0.0,
    vel=0.0,
    kp=0.0,
    kd=0.0,
    tau=0.8  # 0.8 Nm
)

# Run for 5s
time.sleep(5)

# Disable all motors
ctrl.disable_all()
ctrl.close_bus()
ctrl.close()

5_pos_vel_ctrl.py は pos_vel モードの制御サンプルです。

python 5_pos_vel_ctrl.py

pos は制御対象の目標位置であり、vlim は動作中の最大絶対速度を制限するために使用されます。

警告

pos と vlim の単位はそれぞれ rad および rad/s で、データ型は float です。

from motorbridge import Controller, Mode
import time


motor_can_id = 0x01
motor_master_id = 0x11
channel = "/dev/ttyACM0"

# Get motor control handle
ctrl = Controller.from_dm_serial(channel, 921600)
motor = ctrl.add_damiao_motor(motor_can_id, motor_master_id, "4340P")

# Enable all motors
ctrl.enable_all()

# Switch to position-velocity mode, timeout 1000ms
motor.ensure_mode(Mode.POS_VEL, timeout_ms=1000)

# Position-velocity mode control
motor.send_pos_vel(
    pos=2.0,    # target angle (rad)
    vlim=1.5    # max vel (rad/s)
)

# Run for 5s
time.sleep(5)

# Disable all motors
ctrl.disable_all()
ctrl.close_bus()
ctrl.close()

6_vel_ctrl.py は vel モードの制御サンプルです。

python 6_vel_ctrl.py

from motorbridge import Controller, Mode
import time


motor_can_id = 0x01
motor_master_id = 0x11
channel = "/dev/ttyACM0"

# Get motor control handle
ctrl = Controller.from_dm_serial(channel, 921600)
motor = ctrl.add_damiao_motor(motor_can_id, motor_master_id, "4340P")

# Enable all motors
ctrl.enable_all()

# Switch to velocity mode, timeout 1000ms
motor.ensure_mode(Mode.VEL, 1000)

# Velocity mode control
motor.send_vel(vel=1.0)  # 1 rad/s

# Run for 5s
time.sleep(5)

# Disable all motors
ctrl.disable_all()
ctrl.close_bus()
ctrl.close()

ここで vel は制御対象の目標速度です。

警告

pos の単位は rad/s で、データ型は float です。

7_force_pos.py は force_pos モードの制御サンプルです。

python 7_force_pos.py

from motorbridge import Controller, Mode
import time


motor_can_id = 0x01
motor_master_id = 0x11
channel = "/dev/ttyACM0"

# Get motor control handle
ctrl = Controller.from_dm_serial(channel, 921600)
motor = ctrl.add_damiao_motor(motor_can_id, motor_master_id, "4340P")

# Enable all motors
ctrl.enable_all()

# Switch to force_pos mode, timeout 1000ms
motor.ensure_mode(Mode.FORCE_POS, 1000)

# force_pos control
motor.send_force_pos(
    pos=0.5,    # target angle (rad)
    vlim=1.0,   # max vel (rad/s)
    ratio=0.3   # torque ratio (0.0 - 1.0), 0 means no torque, 1 means full torque
)

# Run for 5s
time.sleep(5)

# Disable all motors
ctrl.disable_all()
ctrl.close_bus()
ctrl.close()

pos は制御対象の目標位置、vlim は速度制限、ratio は使用するトルク量を表します。ratio が 0 のときはトルクなし、1 のときはフルトルクを意味します。

モーター状態の取得

8_get_state.py はモーター状態を取得するサンプルです。

python 8_get_state.py

from motorbridge import Controller, Mode
import time


motor_can_id = 0x01
motor_master_id = 0x11
channel = "/dev/ttyACM0"

# Get motor control handle
ctrl = Controller.from_dm_serial(channel, 921600)
motor = ctrl.add_damiao_motor(motor_can_id, motor_master_id, "4340P")

# Enable all motors
ctrl.enable_all()

# Switch to pos_vel mode, timeout 1000ms
motor.ensure_mode(Mode.POS_VEL, 1000)

# Record start time
start = time.perf_counter()

# Control cycle
dt = 0.01  # 10ms

# Run for 5s
while time.perf_counter() - start < 5.0:
    now_time = time.perf_counter() - start
    motor.send_pos_vel(
        pos=2.0,    # target angle (rad)
        vlim=1.5    # max vel (rad/s)
    )
    time.sleep(dt)
    state = motor.get_state()

    if state:
        print(f"time:{now_time:.3f}")
        print(f"pos: {state.pos:.3f} rad")
        print(f"vel: {state.vel:.3f} rad/s")
        print(f"torque: {state.torq:.3f} Nm\n")
    else:
        print("no respond\n")

# Disable all motors
ctrl.disable_all()
ctrl.close_bus()
ctrl.close()

8_get_state.py で示されている例は、制御処理中に前フレームでモーターから返された応答フレームを取得するためのものです。この応答フレームは、モーターに制御フレームを送信したときに送信され、モーターが返信します。これは質疑応答モードに相当します。モーターを動かさずに状態取得のためだけに応答フレームを返させたい場合は、9_set_zero.py におけるモーター状態の読み取り方法を参照してください。

モーターのゼロ点を設定

9_set_zero.py は、モーターのゼロ点を設定する例です。

python 9_set_zero.py

from motorbridge import Controller, Mode
import time


motor_can_id = 0x01
motor_master_id = 0x11
channel = "/dev/ttyACM0"

# Get motor control handle
ctrl = Controller.from_dm_serial(channel, 921600)
motor = ctrl.add_damiao_motor(motor_can_id, motor_master_id, "4340P")

# Set zero point
try:
    motor.set_zero_position()
    print("set zero successfully")
except Exception:
    print("set zero failed")
time.sleep(1)

# Check position
start = time.perf_counter()
dt = 0.01  # 10ms
while time.perf_counter() - start < 1.0:
    now_time = time.perf_counter() - start
    motor.request_feedback()
    time.sleep(dt)
    state = motor.get_state()
    if state:
        print(f"time:{now_time:.3f}")
        print(f"pos: {state.pos:.3f} rad")
        print(f"vel: {state.vel:.3f} rad/s")
        print(f"torque: {state.torq:.3f} Nm\n")
    else:
        print("no respond\n")

time.sleep(1)

ctrl.close_bus()
ctrl.close()

現象：ゼロ点の設定に成功すると、モーターの現在の状態が読み取られ、ゼロ点設定が成功したかどうかを確認します。

7.4 MotorBridge による RS モーターの制御

お使いのシステムにまだ PCAN ドライバがインストールされていない場合は、こちらのページを参照してください：PCAN driver installed

RS モーター

7.4 MotorBridge による RS モーターの制御

Web コントロール

peak_usb カーネルモジュールをロードし、ポートを確認し、ボーレートを設定してポートを起動します：

# The kit comes with PCAN-USB, which usually should directly appear as can0 or can1
sudo modprobe peak_usb
ip -br link

# If can0 appears, then 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

ブラウザで次のアドレスを開きます：

https://motorbridge.github.io/motorbridge-studio/

Help オプションをクリックし、使用しているオペレーティングシステムとドライバボードに応じて対応するコマンドをコピーし、IP アドレスとポート番号を確認してから、ターミナルで Enter キーを押して実行します。

Linux プラットフォームでは、次のコマンドを入力します：

motorbridge-gateway -- --bind 127.0.0.1:9002 --transport socketcan --channel can0

macOS プラットフォームでは、次のコマンドを入力します：

motorbridge-gateway -- --bind 127.0.0.1:9002 --transport socketcan --channel can0

Windows では、次のコマンドを入力します：

motorbridge-gateway -- --bind 127.0.0.1:9002 --transport socketcan --channel can0@1000000

上記のコマンドを入力したら、Web ページに戻って Connect をクリックします。接続に成功すると、右上に緑色の Connected という文字が表示されます。

RS モーターを選択した後、Scan RobStride motor をクリックします。

スキャンに成功すると、次のカードが表示されます。

右側にはモーター関連のパラメータがあります。左下の有効化ボタンをクリックすると、モーターのランプが緑色に変わります。この時点でモーターを制御できます。

スライダーをドラッグするか、小さなボックスに対応する角度（単位は rad）を入力し、Move をクリックすると、モーターは目標角度まで回転します。
Enable ボタンをクリックした後、Zero+Save をクリックして現在位置をゼロ点として設定します。
モーター ID を設定します。モーターを reBot 上で使用する場合、can_id は対応する関節番号に設定し、master_id は固定です。

Python コードによる制御

RS モーターの有効化/無効化

1_enable_rs.py は、RS モーターの有効化/無効化の典型的な例です。

python 1_enable_rs.py

# Enable specified motor, disable motor after 3 seconds
from motorbridge import Controller, Mode
import time

motor_configs = {
    1 : {
        "can_id": 0x07,
        "master_id": 0xfd,  # fixed
        "model": "rs-00",  # rs-06 / rs-00
    },
}

ctrl = Controller("can0")

# Add motor
motor = {}
for num, cfg in motor_configs.items():
    motor[num] = ctrl.add_robstride_motor(cfg["can_id"], cfg["master_id"], cfg["model"])

# Enable all motors
ctrl.enable_all()

# Switch to MIT mode, timeout 1000ms
motor[1].ensure_mode(Mode.MIT, timeout_ms=1000)

# Control MIT
motor[1].send_mit(
    pos=0.0,
    vel=0.0,
    kp=0.0,
    kd=0.0,
    tau=0.3  # 0.3 Nm
)

time.sleep(3)

# Disable all motors
ctrl.disable_all()

現象：RS モーターが有効化されると、モーターのランプが緑色になります。3 秒後、RS モーターは無効化され、モーターのランプは赤色になります。

モーター ID のスキャン

2_scan_RSmotor.py は、RS モーターの CAN ID をスキャンする例です。

python 2_scan_RSmotor.py

from motorbridge import Controller, Mode
import time


def scan_robstride_motors(start_can_id, end_can_id, channel="can0"):
    found_motors = []
    for motor_can_id in range(start_can_id, end_can_id + 1):
        ctrl = Controller(channel)

        try:
            motor = ctrl.add_robstride_motor(motor_can_id, 0xfd, "rs-00")

            try:
                can_id, respond_id = motor.robstride_ping()
                found_motors.append(can_id)
                print(f"can_id={can_id:02X} respond_id={respond_id:02X}")  # response ID is not master ID

            except Exception:
                # Scan error
                print(f"[no respond] no this motor_can_id=0x{motor_can_id:02X}")

            finally:
                motor.close()

        except Exception as e:
            print(f"[error] motor_can_id=0x{motor_can_id:02X}: {e}")
        finally:
            ctrl.close_bus()
            ctrl.close()
    print(f"\nfinish find {len(found_motors)} motor\n")
    return found_motors

if __name__ == "__main__":
    motors = scan_robstride_motors(1, 10, channel="can0")

    print("\nfind motor config:")
    for can_id in motors:
        print(f"  can_id=0x{can_id:02X}")

メイン実装関数 scan_robstride_motors の入力は、CAN ID の範囲とポートです。実行後、スキャンされた CAN ID とその対応する master ID が表示されます。このスクリプトは、CAN ID と対応する master ID が正しいかどうかを確認するために使用できます。

CAN ID と対応する Master ID の設定

3_set_id.py は、RS モーターの CAN ID と master ID を設定する例です。

python 3_set_id.py

from motorbridge import Controller
from motorbridge import Controller, RID_MST_ID, RID_ESC_ID
import time

# Set CAN ID
def set_RSmotor_ID(old_can_id, new_can_id, channel="can0"):

    ctrl = Controller(channel)

    motor = ctrl.add_robstride_motor(old_can_id, 0xfd, "rs-00")
    try:
        motor.robstride_set_device_id(new_can_id)
        print(f"change to new id :{new_can_id}")
    except Exception:
        print("set id failed")

    time.sleep(1)
    ctrl.close_bus()
    ctrl.close()

if __name__ == "__main__":
    old_can_id = 0x01
    new_can_id = 0x01
    set_RSmotor_ID(old_can_id, new_can_id, channel="can0")

メイン実装関数 set_RSmotor_ID の入力は、古い CAN ID、設定したい新しい CAN ID、およびポートです。

各種モードの制御

4_mit_ctrl.py は MIT モードの制御例です。kp はコントローラの剛性、kd はコントローラの減衰、tau はフィードフォワードトルクです。

python 4_mit_ctrl.py

from motorbridge import Controller, Mode
import time


motor_can_id = 0x01
motor_master_id = 0xfd
channel = "can0"

# Get motor handle
ctrl = Controller(channel)
motor = ctrl.add_robstride_motor(motor_can_id, motor_master_id, "rs-00")

# Enable all motors
ctrl.enable_all()

# Switch to MIT mode, timeout 1000ms
motor.ensure_mode(Mode.MIT, timeout_ms=1000)

# Control MIT
motor.send_mit(
    pos=0.0,
    vel=0.0,
    kp=0.0,
    kd=0.0,
    tau=0.3  # 0.3 Nm
)

# Run for 3s
time.sleep(3)

# Disable all motors
ctrl.disable_all()
ctrl.close_bus()
ctrl.close()

現象：この例では tau のみを与えているため、モーターは回転し続けます。MIT モードに従って、さまざまな制御モードを導出できます。例えば、kp=0 かつ kd が 0 でない場合、vel を与えることで定速回転を実現できます。kp=0 かつ kd=0 の場合、tau を与えることで所定のトルク出力を実現できます。

注意

tau のみを与える場合、tau を大きくしすぎないでください。tau が大きすぎると、モーターは所望の tau を達成するためにどんどん速く回転してしまいます。
位置制御を行う場合、kd を 0 に設定しないでください。そうしないと、モーターが振動したり、制御不能になったりする可能性があります。
pos と vlim の単位はそれぞれ rad および rad/s であり、データ型は float です。

5_pos_vel_ctrl.py は pos_vel モード用の制御サンプルです。

python 5_pos_vel_ctrl.py

from motorbridge import Controller, Mode
import time


motor_can_id = 0x01
motor_master_id = 0xfd
channel = "can0"

# Get motor handle
ctrl = Controller(channel)
motor = ctrl.add_robstride_motor(motor_can_id, motor_master_id, "rs-00")

# Enable all motors
ctrl.enable_all()

# Switch to position-velocity mode, timeout 1000ms
motor.ensure_mode(Mode.POS_VEL, timeout_ms=1000)

# Control position-velocity
motor.send_pos_vel(
    pos=2.0,    # target angle (rad)
    vlim=1.5    # max vel (rad/s)
)

# Run for 5s
time.sleep(5)

# Disable all motors
ctrl.disable_all()
ctrl.close_bus()
ctrl.close()

pos は制御対象の目標位置であり、vlim は動作中の最大絶対速度を制限するために使用されます。

注意

pos と vlim の単位はそれぞれ rad および rad/s であり、データ型は float です。
ここで使用している pos_vel モードは位置-速度モード（PP）です。

6_vel_ctrl.py は vel モード用の制御サンプルです。

python 6_vel_ctrl.py

from motorbridge import Controller, Mode
import time


motor_can_id = 0x01
motor_master_id = 0xfd
channel = "can0"

# Get motor handle
ctrl = Controller(channel)
motor = ctrl.add_robstride_motor(motor_can_id, motor_master_id, "rs-00")

# Enable all motors
ctrl.enable_all()

# Switch to position-velocity mode, timeout 1000ms
motor.ensure_mode(Mode.POS_VEL, timeout_ms=1000)

# Control position-velocity
motor.send_pos_vel(
    pos=2.0,    # target angle (rad)
    vlim=1.5    # max vel (rad/s)
)

# Run for 5s
time.sleep(5)

# Disable all motors
ctrl.disable_all()
ctrl.close_bus()
ctrl.close()

ここでの vel は制御対象の目標速度です。

警告

pos の単位は rad/s であり、データ型は float です。

モーター状態の取得

7_get_state.py はモーター状態を取得するサンプルです。

python 7_get_state.py

from motorbridge import Controller, Mode
import time


motor_can_id = 0x01
motor_master_id = 0xfd
channel = "can0"

# Get motor handle
ctrl = Controller(channel)
motor = ctrl.add_robstride_motor(motor_can_id, motor_master_id, "rs-00")

# Enable all motors
ctrl.enable_all()

# Switch to position-velocity mode, timeout 1000ms
motor.ensure_mode(Mode.POS_VEL, 1000)

# Record start time
start = time.perf_counter()

# Control cycle
dt = 0.01  # 10ms

# Run for 5s
while time.perf_counter() - start < 5.0:
    now_time = time.perf_counter() - start
    motor.send_pos_vel(
        pos=2.0,    # target angle (rad)
        vlim=1.5    # max vel (rad/s)
    )
    time.sleep(dt)
    state = motor.get_state()

    if state:
        print(f"time:{now_time:.3f}")
        print(f"pos: {state.pos:.3f} rad")
        print(f"vel: {state.vel:.3f} rad/s")
        print(f"torque: {state.torq:.3f} Nm\n")
    else:
        print("no respond\n")

# Disable all motors
ctrl.disable_all()
ctrl.close_bus()
ctrl.close()

7_get_state.py で示されているサンプルは、制御処理中にモーターが前フレームで返した応答フレームを取得するものです。この応答フレームは、制御フレームをモーターに送信したときに送られ、モーターが返信するもので、質疑応答モードに相当します。モーターを動かさずに状態取得のためだけに応答フレームを返させたい場合は、8_set_zero.py におけるモーター状態読み取りのサンプルを参照してください。

モーターのゼロ点設定

8_set_zero.py はモーターのゼロ点を設定するサンプルです。

python 8_set_zero.py

from motorbridge import Controller, Mode
import time


motor_can_id = 0x01
motor_master_id = 0xfd
channel = "can0"

# Get motor handle
ctrl = Controller(channel)
motor = ctrl.add_robstride_motor(motor_can_id, motor_master_id, "rs-00")

try:
    motor.set_zero_position()
    print("set zero successfully")
except Exception:
    print("set zero failed")
time.sleep(1)

# Check position
start = time.perf_counter()
dt = 0.01  # 10ms
while time.perf_counter() - start < 1.0:
    now_time = time.perf_counter() - start
    motor.request_feedback()
    time.sleep(dt)
    state = motor.get_state()
    if state:
        print(f"time:{now_time:.3f}")
        print(f"pos: {state.pos:.3f} rad")
        print(f"vel: {state.vel:.3f} rad/s")
        print(f"torque: {state.torq:.3f} Nm\n")
    else:
        print("no respond\n")

time.sleep(1)

ctrl.close_bus()
ctrl.close()

現象：ゼロ点の設定に成功すると、モーターの現在状態が読み取られ、ゼロ点設定が成功したかどうかを確認します。

7. MotorBridge モーター制御ライブラリ

7.1 MotorBridge とは？​

7.1 MotorBridge とは？

全体レイヤー構成（上位から下位へ）​

従来のベンダー専用 SDK と比べた利点​

7.2 インストール環境​

7.2 インストール環境

7.2.1 Miniforge のインストール​

Ubuntu へのインストール​

その他のプラットフォーム​

7.2.2 環境の作成​

motorbridge のインストール​

7.3 MotorBridge による DM モーター制御​

7.3 MotorBridge による DM モーター制御

Web 制御​

Python コード制御​

DM モーターの有効化/無効化​

モーター ID のスキャン​

CAN ID と対応するマスター ID の設定​

各種モードの制御​

モーター状態の取得​

モーターのゼロ点を設定​

7.4 MotorBridge による RS モーターの制御​

7.4 MotorBridge による RS モーターの制御

Web コントロール​

Python コードによる制御​

RS モーターの有効化/無効化​

モーター ID のスキャン​

CAN ID と対応する Master ID の設定​

各種モードの制御​

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