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ステージ 2 · 第8章 · 理論 & 実践

8. Python SDK を使用した reBot Arm の制御

Seeed Physical AI Beginner's Course 第8章 — Python SDK を使って reBot Arm を制御します。 パラメータ、コンテキストマネージャによる接続、モーション、ゼロ点、および関節状態について学びます。

パラメータ接続モーション
この章で学ぶこと8.1 パラメータの変更とモード切り替え8.2 ロボットアームの接続／切断（コンテキストマネージャの使用）8.3 ロボットアームのモーション制御8.4 ロボットアームのゼロ点設定8.5 ロボットアームの関節状態の更新

1. 環境がインストールされていない場合は、7.2 節の環境構築を参照してください。

2. Python SDK ロボットアームの各関節コントローラのパラメータは、実際の使用要件に応じて調整する必要があります。現在のパラメータは、精度要件が低いシナリオにしか対応できません。

必要な依存関係をインストールします：

python3 -m pip install pyyaml motorbridge

サンプルコードを取得します：

git clone https://github.com/hopcan/rebotArm_ctrl.git
  • reBot DM を制御する Python サンプルは rebotArm_ctrl/example/rebotDM にあります。
  • reBot DM ロボットアームの設定ファイルは rebotArm_ctrl/config にあります。
  • reBot RS を制御する Python サンプルは rebotArm_ctrl/example/rebotRS にあります。
  • reBot RS ロボットアームの設定ファイルは rebotArm_ctrl/config にあります。

8.1 パラメータの変更とモード切り替え​

パラメータ

8.1 パラメータの変更とモード切り替え

reBot DM に推奨される制御モードは POS_VEL です。ロボットアームの関節制御モードの切り替えとパラメータの設定は、rebotArm_ctrl/config 配下の rebotDM.yaml 内の対応するパラメータを変更することで、どちらも実現できます。

例えば：

- name: Shoulder Pan
  motor_can_id: 1
  MIT:
    kp: 10.0
    kd: 1.0
  POS_VEL:
    vel_kp: 0.0125
    vel_ki: 0.004
    pos_kp: 150.0
    pos_ki: 0.5
    vlim: 5.0
  posmax: 2.6
  posmin: -2.6
  use_mode: POS_VEL

MIT の kp と kd、POS_VEL の vel_kp、vel_ki、pos_kp、pos_ki、vlim は、それぞれのモードのパラメータであり、ロボットアームの制御結果に応じて変更できます。use_mode は対応する関節の制御モードを切り替えることができ、MIT または POS_VEL に変更できます。

8.2 ロボットアームの接続／切断（コンテキストマネージャの使用）​

接続

8.2 ロボットアームの接続／切断（コンテキストマネージャの使用）

example/rebotDM/1_rebotDM_connect.py または example/rebotRS/1_rebotRS_connect.py を参照してください。

  1. まずバスコントローラを作成します。
注意
  1. ポートが存在するか確認してください。
  2. プログラム実行前にポートの権限を付与する必要があります。

reBot DM はシリアルポートを使用し、次のように作成します：

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

reBot RS は PCAN を使用します：

channel = "can0"
ctrl = Controller(channel)
  1. 安全なコンテキストマネージャを通して実装します：
with reBotArm_handle(ctrl, "rebotDM") as handle:

with reBotArm_handle(ctrl, "rebotRS") as handle:

ここで reBotArm_handle は config_path パラメータもサポートしています。このパラメータで読み込む設定ファイルを指定でき、デフォルトのロボットアーム設定ファイルは読み込まれなくなります。config 内の設定ファイルを参考にして、独自の設定ファイルを作成できます。

with reBotArm_handle(ctrl, "rebotDM", config_path="absolute path of yaml") as handle:

with reBotArm_handle(ctrl, "rebotRS", config_path="absolute path of yaml") as handle:

コア実装：

  1. __enter__ 関数は connect 関数を呼び出してロボットアームに自動接続します。接続に失敗した場合は、対応するログが出力されます。
  2. __exit__ 関数は disconnect 関数を呼び出し、プログラム終了時にロボットアームとの接続を自動的に切断します。
  3. ロボットアームへの接続では、バスコントローラにモータを追加し、起動時にモータ通信をチェックし、モータの CAN ID とマスタ ID が有効か検証し、設定ファイルが有効か検証し、モータの制御モードをターゲットの制御モードに変更します。
  4. ロボットアームの切断では、まず自動的に初期状態を復元し、その後 disable します。
警告

Ctrl+C でプログラムを終了した後は、数秒待ってください。Ctrl+C を連続して押し続けないでください。ロボットアームが自動的にホームポジションに戻り、その後 disable されるまで待つ必要があります。

コンテキストマネージャを使用したくない場合は、connect 関数と disconnect 関数を直接呼び出して、ロボットアームを接続／切断できます。

8.3 ロボットアームのモーション制御​

モーション

8.3 ロボットアームのモーション制御

example/rebotDM/3_rebotDM_move_joint.py または example/rebotRS/3_rebotRS_move_joint.py を参照してください。

while True:
    handle.move_to_joint_positions([0, 0, 0, 0.5, 0.5, 0, -1])
    for motor_id in list(range(1, 8)):
        print(f"motor {motor_id}")
        print(f"pos: {handle.motor_state[motor_id].pos:.3f} rad")
        print(f"vel: {handle.motor_state[motor_id].vel:.3f} rad/s")
        print(f"torque: {handle.motor_state[motor_id].torq:.3f} Nm\n")
    time.sleep(0.002)

handle.motor_state は、すべての関節の状態情報を含む辞書です。読み取り方法は上記のとおりです。

8.4 ロボットアームのゼロ点設定​

ゼロ点

8.4 ロボットアームのゼロ点設定

example/rebotDM/2_rebotDM_set_zero.py または example/rebotRS/2_rebotRS_set_zero.py を参照してください。

with reBotArm_handle(ctrl, "rebotRS") as handle:
    handle.set_zero_position()

with reBotArm_handle(ctrl, "rebotDM") as handle:
    handle.set_zero_position()

ロボットアーム制御クラスを通じて set_zero_position 関数を呼び出すことで、ロボットアームのすべての関節に対応する関節 ID を設定できます。

8.5 ロボットアームの関節状態の更新​

関節状態

8.5 ロボットアームの関節状態の更新

example/rebotDM/5_rebotDM_request_joints_data.py または example/rebotRS/5_rebotRS_request_joints_data.py を参照してください。

with reBotArm_handle(ctrl, "rebotDM") as handle:
    if handle.is_connected:
        print("Controller is connected and ready.")
        print("Motor Use Modes:", handle.use_mode)
    else:
        print("Controller failed to connect.")
    handle.ctrl.disable_all()
    while True:
        print(handle.get_joints_state())
        time.sleep(0.002)


with reBotArm_handle(ctrl, "rebotRS") as handle:
    if handle.is_connected:
        print("Controller is connected and ready.")
        print("Motor Use Modes:", handle.use_mode)
    else:
        print("Controller failed to connect.")
    handle.ctrl.disable_all()
    while True:
        print(handle.get_joints_state())
        time.sleep(0.002)

get_joints_state(): ロボットアームの各関節の状態を能動的に更新し、現在の関節角度を返します。

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