• はじめに
• SDカードの容量
• イメージのダウンロード
• イメージの書き込み
  • イメージの書き込み (Windows)
  • イメージの書き込み (Linux)
  • イメージの書き込み (Mac OS X)

はじめに

ここでは、Raspberry Pi用 RTC(以下、RPI RTC)を動作させるための実行環境のインストールについて説明します。

なお、以下のインストール手順は、Windows 環境を前提としています｡ Windows 環境以外をご使用の方は以下のサイトなどをご参照ください｡

• http://elinux.org/RPi_Easy_SD_Card_Setup

ここでは、Raspberry Pi オフィシャルサイトから OSイメージをダウンロードし、各種セットアップについて説明します。 Raspberry Pi上で OpenRTM を使用できるようにするまでの大まかな手順は以下の通りです。

• SDカードに OSイメージを書き込む
• OSの基本的なセットアップ
• OpenRTM-aist のインストール
• コンポーネントの実行テスト

なお、OpenRTM-aist のインストールや、Kobuki コンポーネントがすでにインストールされたイメージをこちらに用意していますので、以下の手順はスキップすることができます。

• OpenRTM-aist のインストール
• Kobuki コンポーネントのインストール
• PiRT-Unit用セットアップ

SDカードの容量

使用する SDカードは最低 2GB 必要ですが、実際の使用では 4GB以上が必要 になります。必ず4GB以上の SDカードを用意してください。

イメージのダウンロード

以下のサイトから、Raspberry Pi用 OS Raspbian “wheezy”をダウンロードします｡ Raspbian は Debian ベースのRaspberryPi用 Linux ディストリビューションです。

• Raspbian Wheezy: http://www.raspberrypi.org/downloads
  
  Raspbian のダウンロード

ダウンロードしたファイル YYYY-MM-DD-wheezy-raspbian.zip を展開してください。 YYYY-MM-DD-wheezy-raspbian.img という2GB位のファイルが展開されているはずです。

 $ ls -al 
 total 4752840
 drwxr-xr-x  4 n-ando  staff         136  5 18 13:30 .
 drwxr-xr-x  9 n-ando  staff         306  5 18 13:30 ..
 -rw-r--r--  1 n-ando  staff  1939865600  2  9 12:44 2013-02-09-wheezy-raspbian.img
 -rwxr-xr-x  1 n-ando  staff   493587826  5  7 21:08 2013-02-09-wheezy-raspbian.zip

うまく展開できない場合、ダウンロードに失敗しファイルが壊れている可能性があります。壊れたファイルを削除して、再度ダウンロードしてみてください。

イメージの書き込み

展開された yyyy-mm-dd-hweezy-raspbian.img はイメージファイルといい、Raspbian が起動するディスクの状態をディスクの最初から最後まで1バイトづつ抜き出したものです。 このファイルをSDカードに単純にコピーしても使用することはできません！！

以下に説明する方法で SDカードに書き込んでください。

イメージの書き込み (Windows)

Windows では Win32DiskImager というツールを使用することでイメージの書き込みができます。 以下のサイトからイメージデータ書き込みツール Win32DiskImager のバイナリをダウンロードします｡

• Win32DiskImager: http://sourceforge.jp/projects/sfnet_win32diskimager/
  
  Win32DiskImager のダウンロード

ダウンロードしたファイル (win32diskimager-vX.X-binary.zip ) を解凍します｡

※Win32DiskImager は、2バイト文字に対応していないため、YYYY-MM-DD-wheezy-raspbian.zip は途中のパス名に全角文字や空白が含まれていない場所に解凍してください｡

Raspberry Pi で使用する SDカードをPCに挿入し、Win32DiskImager を起動します｡

※SDカードはドライブとして認識されている必要があるので、事前に FAT32 形式でフォーマットしておいてください｡

｢Image File｣に解凍したRaspbian のイメージファイル (YYYY-MM-DD-wheezy-raspbian.img)、｢Drive｣に SDカードのドライブを指定し、｢Write｣ ボタンをクリックします｡

以上で SDカードの準備は終了です｡ 書き込みが終了したら、SDカードを Raspberry Pi に設置し、電源を投入します。

イメージの書き込み (Linux)

Linux では ddコマンドを利用してイメージの読み書きができます。 ddコマンドは UNIX系の OSなら大抵デフォルトでインストールされています。

SDカードを差し込んでから、 dmesg コマンドでカーネルのメッセージを確認します。

 $ dmesg
   : 中略
 [333478.822170] sd 3:0:0:0: [sdb] Assuming drive cache: write through
 [333478.822174]  sdb: sdb1 sdb2
 [333478.839563] sd 3:0:0:0: [sdb] Assuming drive cache: write through
 [333478.839567] sd 3:0:0:0: [sdb] Attached SCSI removable disk
 [333479.094873] EXT4-fs (sdb2): mounted filesystem with ordered data mode
 [333527.658195] usb 1-1: USB disconnect, address 2

このメッセージから SDカードのデバイス名を確認します。この例では sdb が SDカードのデバイス名のようです。/dev/ の下を見てみます。

 ls -al /dev/sd*
 brw-rw---- 1 root disk 8,  0 May  7 17:28 /dev/sda
 brw-rw---- 1 root disk 8,  1 May  7 17:28 /dev/sda1
 brw-rw---- 1 root disk 8,  2 May  7 17:28 /dev/sda2
 brw-rw---- 1 root disk 8,  5 May  7 17:28 /dev/sda5
 brw-rw---- 1 root disk 8, 16 May 18 14:19 /dev/sdb
 brw-rw---- 1 root disk 8, 17 May 18 14:19 /dev/sdb1
 brw-rw---- 1 root disk 8, 32 May 18 14:19 /dev/sdc

sda は大抵システムディスクなので、絶対に触ってはいけません。

ディストリビューションによっては、SDカード内にマウント可能なファイルシステムがある場合自動でマウントするケースもあるようです。 その場合、ディスクをアンマウントしてください。(Ubuntuではデスクトップにマウントしたファイルシステムのフォルダーが現れるので右クリックで取り外してください。それ以外は umount コマンドでアンマウントします。)

dd if=イメージファイル of=SDカードのデバイスファイル bs=1M のようにコマンドを入力し実行します。 ただし、デバイスファイルへの書き込みは管理者(root)権限が必要ですので、sudo を使用してください。

 $ unzip  2013-02-09-wheezy-raspbian.zip
 Archive:  2013-02-09-wheezy-raspbian.zip
   inflating: 2013-02-09-wheezy-raspbian.img
 $ sudo dd if=2013-02-09-wheezy-raspbian.img of=/dev/sdb bs=1M
 1850+0 records in
 1850+0 records out
 1939865600 bytes (1.9 GB) copied, 201.543 s, 9.6 MB/s

実行中は別のターミナルなどで、iostat コマンドを実行して書き込みが正しく行われているかどうか見ることができます。 (最近のディストリビューションではデフォルトでインストールされていないことがあります。debian/ubuntu では apt-get install sysstat で iostat コマンドが使えるようになります。)

 $ iostat -mx 1
  avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle
            0.00    0.00    0.00   50.25    0.00   49.75
 
 Device:         rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rMB/s    wMB/s avgrq-sz avgqu-sz   await  svctm  %util
 sda               0.00     0.00    0.00    1.00     0.00     0.00     8.00     0.00    0.00   0.00   0.00
 sdb               0.00  1856.00    0.00   78.00     0.00     9.14   240.00   143.40 1855.85  12.82 100.00

sdb の項目を見ると 9.14MB/sの書き込み速度が出ていることがわかります。 class 6 の SDカードなら 6MB/sec, class 10の SDカードなら 10MB/sec 程度の速度が出ていれば、問題なく書き込まれていると考えてよいでしょう。 書き込みが終了すると、ディストリビューションによっては自動でマウントされる場合があります。その場合、アンマウントしてからSDカードを抜いてください。

イメージの書き込み (Mac OS X)

Mac OS Xも Linux と同様 ddコマンドを利用して書き込みます。 ただし、Mac では SDカードを挿入すると自動的にマウントされてしまい、マウント中は ddコマンドで SDカードに書き込むことができないので、アンマウント (OSから取り外す) する必要があります。

SDカードを差し込むと Finder に図のように SDカードのアイコンが現れます。 アンマウントするつもりでイジェクトボタンを押さないよう気を付けてください。

SDカードのボリューム名はここでは Untitled です。ボリューム名を覚えておきます。 コマンドプロンプトから df コマンドを入力すると以下のように表示されます。

 $ df -k
 Filesystem                        1024-blocks      Used Available Capacity   iused    ifree %iused  Mounted on
 /dev/disk0s2                        500000000 437664508  62079492    88% 109480125 15519873   88%   /
 devfs                                     194       194         0   100%       679        0  100%   /dev
 map -hosts                                  0         0         0   100%         0        0  100%   /net
 map auto_home                               0         0         0   100%         0        0  100%   /home
 /dev/disk1s1                            57288     18992     38296    34%       512        0  100%   /Volumes/Untitled

 一番下 ''/Volumes/Untitled'' とあるのが先ほどの SDカードのマウントポイントです。一番左の SDカードのデバイス名 /dev/disk1s1 を覚えておきます。

 $ diskutil umount /Volumes/Untitled
 Volume (null) on disk1s1 unmounted
 $ df -k
 Filesystem                        1024-blocks      Used Available Capacity   iused    ifree %iused  Mounted on
 /dev/disk0s2                        500000000 437664716  62079284    88% 109480177 15519821   88%   /
 devfs                                     194       194         0   100%       679        0  100%   /dev
 map -hosts                                  0         0         0   100%         0        0  100%   /net
 map auto_home                               0         0         0   100%         0        0  100%   /home

先ほどの /Volumes/Untitled が消えて、SDカードがアンマウントされていることがわかります。 次にddコマンドを使用してイメージを書き込みます。 dd if=イメージファイル of=/dev/rdisk1 bs=1m のように入力します。 of=/dev/rdisk1 は先ほど覚えたデバイスファイル /dev/disk1s1 のうち後ろの s1 を取り、さらにdiskの前に raw deviceであることを示す r を付けたデバイス名です。

このコマンドはデバイスファイルにアクセスするので管理者 (root) でなければ実行できません。sudoを使用して以下のように実行します。

 $ sudo dd if=2013-02-09-wheezy-raspbian.img of=/dev/rdisk1 bs=1m
 1850+0 records in
 1850+0 records out
 1939865600 bytes transferred in 302.377337 secs (6415380 bytes/sec)
 $

書き込み中は、「アクティビティモニタ」で「ディスクの動作」を見ることで書き込みが正しく行われているかどうかわかります。 class 6 の SDカードなら 6MB/sec, class 10の SDカードなら 10MB/sec 程度の速度が出ていれば、問題なく書き込まれていると考えてよいでしょう。

書き込みが終了すると、自動的に再度マウントされますので、今度は Finder のイジェクトボタンを押して SDカードを抜きます。

• Raspberry Pi の起動
  • 設定項目
• 無線LAN の設定
  • /etc/network/interfaces の編集
  • /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf の編集
• ホスト名でリモート接続する
  • ホスト名の設定
  • avahi-daemon のインストール
  • Bonjour のインストール (Windowsのみ)
  • TeraTerm のインストール

Raspberry Pi の起動

Raspberry Pi に HDMIモニター、キーボード、ネットワークを接続してください。

SDカードを挿入し Raspberry Pi に始めて電源を投入すると、各種ドライバの読み込み画面が表示された後、以下の設定画面 (raspi-config) が表示されます｡

なお、後述の PiRT-Unit のシリアルコンソールから操作する場合、raspi-config は表示されません。 以下のユーザー名、パスワードでログインして raspi-config コマンドを実行することで初期設定を行うことができます。

• ID' : pi
• パスワード'' : raspberry

 Debian GNU/Linux 7.0 rtunit0 ttyAMA0
 
 rtunit0 login: pi
 Password:
 Last login: Sat Feb  9 03:40:44 UTC 2013 on ttyAMA0
 Linux rtunit0 3.6.11+ #371 PREEMPT Thu Feb 7 16:31:35 GMT 2013 armv6l
 
 The programs included with the Debian GNU/Linux system are free software;
 the exact distribution terms for each program are described in the
 individual files in /usr/share/doc/*/copyright.
 
 Debian GNU/Linux comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY, to the extent
 permitted by applicable law. 
 
 NOTICE: the software on this Raspberry Pi has not been fully configured. Please run 'sudo raspi-config'
 $ raspi-config
 

設定項目

各項目の内容を以下に示します。 必要に応じて各項目の設定を行ってください｡

上記の各項目を設定した後は、[Tab] キーにて [Finish] を選択して実行してください。 Raspberry Pi 本体が再起動し、各種設定が有効となります。

再起動後、コマンド入力待ち状態で、｢startx｣を実行すると Raspbian のデスクトップ画面が表示されます｡

終了する場合は、以下のコマンドで停止した後、本体から電源を抜いてください｡

 $ sudo halt

無線LAN の設定

Raspberry Pi の USB に無線LANドングルを挿入し設定することで、Raspberry Pi を無線化できます。 移動ロボットなどに搭載する際には便利です。

/etc/network/interfaces の編集

まず、/etc/network/interfaces を以下のように編集します。

 $ sudo vi /etc/network/interfaces

以下の2か所を書き換えます。

 iface wlan0 inet manual
         ↓
 iface wlan0 inet dhcp

 wpa-roam /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
                      ↓
 wpa-conf /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

/etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf の編集

次に、無線LANの ESSID とキーを登録します。

 $ sudo bash
 # cd /etc/wpa_supplicant
 # wpa_passphrase ESSID pass >> wpa_supplicant.conf

SSID には無線LANの ESSID、pass には無線LANのキーを入力します。リダイレクトの際、> ではなく >> (追記)を使用するよう注意してください。 結果は以下のようになっていると思います。

 ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
 update_config=1
 network={
         ssid="OpenRTM"
         #psk="4332221111"
         psk=142914b76be167767055ff945898baaaf83c42b3ad3b99afb0ae531e8fb15e5e
 }

無線LAN アクセスポイントの設定によっては、追加の設定が必要になるかもしれません。 以下に、一例を示します。

 ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
 update_config=1
 network={
         ssid="OpenRTM"
         proto=WPA2
         key_mgmt=WPA-PSK
         pairwise=TKIP CCMP
         group=TKIP CCMP
         #psk="4332221111"
         psk=142914b76be167767055ff945898baaaf83c42b3ad3b99afb0ae531e8fb15e5e
 }

最後に、インターフェースを初期化します。

 # ifdown wlan0
 # ifup wlan0
 Internet Systems Consortium DHCP Client 4.2.2
 Copyright 2004-2011 Internet Systems Consortium.
 All rights reserved.
 For info, please visit https://www.isc.org/software/dhcp/
  : 中略
 DHCPREQUEST on wlan0 to 255.255.255.255 port 67
 DHCPOFFER from 192.168.11.1
 DHCPACK from 192.168.11.1
 bound to 192.168.11.26 -- renewal in 34810 seconds.

ここで、無線LAN に接続できない場合、/etc/network/interfaces, /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf の設定を見直してください。

 
 # ifconfig wlan0
 wlan0     Link encap:Ethernet  HWaddr XX:XX:XX:XX:XX:XX
           inet addr:192.168.11.26  Bcast:192.168.11.255  Mask:255.255.255.0
           UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
           RX packets:1218 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
           TX packets:21 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
           collisions:0 txqueuelen:1000
           RX bytes:250608 (244.7 KiB)  TX bytes:4506 (4.4 KiB)

無事、無線LAN wlan0 に IPアドレスが割り振られました。

ホスト名でリモート接続する

Raspberry Pi に ssh でリモートログインで操作する場合、固定IPアドレスを割り振っていなければ、通常 Raspberry Pi の IPアドレスをコンソールで調べて接続する必要があります。

そこで Bonjour互換の avahi というサービスをインストールします。 Bonjour は Apple が提唱するネットワーク上のサービスを自動的に検索して利用できるようにするためのサービスです。 avahi を使うと、DHCP で IPアドレスを割り振っている Raspberry Pi に対してもホスト名でアクセスすることができるようになります。

ホスト名の設定

他のホスト名と衝突しないホスト名を選び設定します。

 $ sudo vi /etc/hostname

/etc/hostname に1行目にホスト名を記載します。初期値は raspberrypi となっています。 さらに、/etc/hosts の 127.0.1.1 raspberrypi となっている部分を上で決めた自分のホスト名に書き換えます。

 $ sudo vi /etc/hosts

avahi-daemon のインストール

以下のコマンドで avahi デーモンをインストールします。

 $ sudo apt-get update
 $ sudo apt-get install avahi-daemon

自ホストに対してping を打ってみます。ホスト名の後に .local を付けた名前を使います。

 $ ping myhost.local

これで ping が返ってくれば、avahi がほぼ正しく設定されていることになります。

Bonjour のインストール (Windowsのみ)

PC から avahi が設定された RaspberryPi にアクセスするためには、PC側にも avahi か Bonjour がインストールされている必要があります。

Linux では、RaspberryPi と同様に avahi-daemon をインストールすれば使用できます。また Mac はデフォルトで Bonjour がインストールされているので、特に何もする必要がありません。

Windows ではデフォルトでは Bonjour はインストールされていません。 最も簡単に Bonjour を導入する方法は iTunes をインストールすることです。

• iTunesダウンロード

どうしても iTunes をインストールしたくない場合は、アーカイバアプリケーションなどで、ダウンロードした iTunesSetup.exe を展開すると BonjourSetup.exe を抽出することもできます。

また、以下の Apple Bonjour 印刷サービスにも Bonjour が同梱されています。(iTunesに同梱されているものよりバージョンが若干古いようです。)

• Apple Bonjour
  • Bonjour 印刷サービス (v2.0.2.0)

現在 Applie では Bonjour for Windows 単体としては配布は行なっていませんが、かつて配布していたものを再配布しているサイトも幾つかあります。(ただし、古いバージョンしか入手できないようです。) 以下は Appleサイト以外の Bonjour ダウンロードサイトです。自己責任でご利用ください。

• BonjourSetup.exe (v1.0.6.2)
• Bonjour64Setup.exe (v1.0.6.2)
• Apple Bonjour SDK (Apple developer へのログインが必要)

Bonjour がうまく機能しない場合

ファイヤウォールが動作している場合、Bonjour がうまく機能しないことがあります。 その場合、UDPポート5353を開放するかファイヤウォールを OFF にしてください。

• ファイアウォールの設定が原因で Bonjour for Windows が動作しない

TeraTerm のインストール

Windows から RaspberryPi に ssh 経由でログインするためには、ssh クライアントをインストールする必要があります。 Windows で利用可能なクライアントは多数ありますが、ここでは Tera Term を紹介します。

• Tera Term
  
  TeraTermによる接続

TeraTerm をインストール後、起動すると接続ダイアログが現れるので、先ほど設定したホスト名+.local を「ホスト」のテキストボックスに入力しOKを押します。 パスワードが変更されていなければ、

• ID: pi
• パスワード: raspberry

でログインできます。

なお、Linux や Mac はターミナルウインドウを開いて

 $ ssh pi@myhost.local

のようにして接続します。

• xfinder とは
• xfinder のダウンロード
• xfinder (GUIモード) を使う
  • 起動
  • Scan settings
    • Interface address
    • Board type
    • Match pattern
    • Scan ボタン/ Abort ボタン
  • Found nodes
  • Terminal launcher

Raspberry Pi はヘッドレス状態 (モニタ、キーボードを接続しない状態) では IPアドレスなどを知る術がないため初期設定を行うのは少々困難です。 最初にモニタとキーボードを接続して、ホスト名を設定し前述のように Avahi経由で IPアドレスをホスト名から知ることも可能ですが、全く設定していない Raspberry Pi についてはこの方法も使えません。

xfinder とは

xfinder は Raspberry Pi や BeagleBone などのCPUボードに搭載されている Ethernet インターフェースの MAC (Media Access Control) アドレスからIPアドレスを割出しログインするためのツールです。

Ethernet のインターフェースには48ビットの固有のアドレス(MAC (Media Access Control) アドレス)が割り振られており、その上位24ビットはベンダ(ネットワーク機器を開発する企業など)の固有のアドレスとなっています。 Ethernet ではパケットの送受信をするために相互に MACアドレスを知る必要があり、IPアドレスから MACアドレスを調べるための ARP(Address Resolution Protocol) と呼ばれるプロトコルが利用できます。 xfinderでは、ネットワーク上に接続されている特定の MACアドレスのパターンを見つけることにより、Raspberry Pi などのヘッドレスシステムの IPアドレスを調べ、ssh 等でログインし設定・開発を容易に行えるようにサポートします。

xfinder は一つの実行ファイルでコマンドラインツール (CUI モード) とグラフィカルユーザインターフェースツール (GUI モード) の2通りとして利用することができます。 ここでは、GUIモードの xfinder の使い方について説明します。

xfinder のダウンロード

xfinder は以下の場所からダウンロードできます。

xfinder (GUIモード) を使う

xfinder の使い方は以下の3ステップです。

• ネットワークをスキャンしてRaspberry Pi 等を見つける
• スキャンして見つかった Raspberry Pi を確認する
• TeraTerm 等ターミナルソフトウエアでログインして作業をする

起動

xfinder.exeを起動すると、以下の様な画面が表示されます。

まず、①左上のペインにてスキャンする条件（インターフェース、ボード、MACアドレスパターン等）を指定しスキャンを開始、②次にスキャンして見つかった Raspberry Pi 等のリストが表示されるので選択、③の左下のペインにてログイン条件を指定してターミナルアプリケーションを起動します。 ターミナルアプリケーションが起動後は、対象となる Raspberry Pi にログインして設定やプログラムの開発などを行うことができます。

なお、右のペインに表示されたボードのリストをダブルクリックすることでターミナルアプリケーションの起動とログインを行うことも可能です。

Scan settings

左上の Scan settings では、ネットワークをスキャンするための条件を設定します。

Interface address

現在の PC のどのネットワークインターフェースから Raspberry Pi を探すかを選択します。複数のネットワークインターフェースがある場合、複数のIPアドレスが表示されるので、どのネットワーク(例えば、一つはグローバル側、もう一つがプライベート側のネットワークにつながっており、プライベート側のネットワークにある Raspberry Pi を探したい場合はここでプライベートアドレスを選択します。)をスキャンするかを選択します。

全てのネットワークインターフェースに対してスキャンを行う場合はALLを選択してください。 どの IPアドレスがどのネットワークインターフェースと対応しているかわからない場合は、コントロールパネル→ネットワークとインターネット→ネットワークと共有センター→アダプターの設定の変更からアダプタのアイコンをクリックしてどのようなIPアドレスが割り当てられているか確認してください。

また、コマンドプロンプトを開いて ipconfig コマンドを実行しインターフェースと割り当てられているIPアドレスを確認することもできます。

Board type

どのボードを探すかコンボボックスから選択します。Raspberry Pi か BeagleBone を選択でき、デフォルトでは Raspberry Pi が選択されています。

この一覧に探したいボードがない場合は、該当するボードのネットワークインターフェースの MACアドレスの上6ケタを調べ、次の Match Pattern のテキストボックスに入力しスキャンする必要があります。

Raspberry Pi にUSB 無線LANアダプタを付け、無線LANのみで接続している場合はここで Raspberry Pi を選択しても探すことはできません。 無線LANアダプタの MACアドレスの MACアドレスの上6ケタ (例えば Buffaroの場合10:6f:3f) を Match Pattern に入力して探します。

Match pattern

Raspberry Pi や BeagleBone 以外のボードを探す場合、ここに探したい MACアドレスのパターンを入力します。

また Raspberry Piに無線LANアダプタなどを装着している場合も、メーカー固有の MACアドレス上6ケタを入力することで探し出すことが可能です。 ただし、メジャーなメーカーの無線LANアダプタなどはスキャンすると多数発見されることもあります。

Scan ボタン/ Abort ボタン

Scan ボタンはスキャンを実行する際に押します。スキャン中は押すことができません。 Abortボタンはスキャン実行中に途中でやめたい場合に押します。スキャン実行中のみ押すことができます。 ボタンの下のプログレスバーはスキャンの進捗状況を表示します。

Found nodes

右側の Found nodes のペインはスキャンして見つかったボードのIPアドレス、MACアドレスおよびホスト名を表示します。

• IP address: 見つかったボードの IPアドレスを表示します。ヘッダ部分を押すと IPアドレス順でソートします。
• MAC address: 見つかったボードの MACアドレスを表示します。ヘッダ部分を押すと MACアドレス順でソートします。
• Host name: 見つかったボードのホスト名を表示します。ヘッダ部分を押すとホスト名順でソートします。

なお、ここに表示されたリストをダブルクリックすると、左の Terminal launcher の設定に従ってターミナルアプリケーションが起動しログインできます。

Terminal launcher

左側の Terminal launcher のペインは見つかったホストに対してターミナルアプリケーションを利用してログインする際に使用します。

• User name: ログイン時に使用するユーザー名を入力します。左上のScan setting の Board type 設定によって自動的に値が入力されます。
• Password: ログイン時に使用するパスワードを入力します。左上のScan setting の Board type 設定によって自動的に値が入力されます。
• Port: ログイン時に使用するポート番号を入力します。デフォルトでは ssh のデフォルトポート番号20が設定されています。
• Terminal App: 使用するターミナルアプリケーションがコンボボックスから選択で来ます。利用可能なターミナルアプリケーションは Windows では TeraTerm, Poderosa, PuTTY のいずれかで、起動時にこれらがインストールされているかチェックし、利用可能なものだけリストに表示されます。
• Loginボタン: 右側の Found nodes でログインするノード選択すると押下可能になります。このボタンを押すと、上の設定に従ってターミナルアプリケーションが起動され Raspberry Pi にログインできます。

• OpenRTM-aist のインストール
  • サンプルコンポーネントの実行
  • トラブルシューティング
• CMake のインストール
• Doxygen のインストールについて
  • ドキュメントを生成しない方法
  • Doxygen のインストール
• Subversion/Git のインストール
• コンパイルのテスト
  • ソースコードのチェックアウト

Raspberry Pi に開発環境をインストールすれば、Raspberry Pi上でのセルフコンパイルによる開発が可能です。(このサイズの組込み Linux ボードでは、通常クロスコンパイルによる開発が普通です。)

従って、PC上の RTCBuilder で生成した RTコンポーネントのコードを、Raspberry Pi上でコンパイル、実行することができます。 残念ながら Eclipse をインストールして実用的な速度で使用することは難しいようです。

この節では RTコンポーネントを開発するために必要なパッケージをインストールしていきます。

OpenRTM-aist のインストール

OpenRTM-aist は、apt-get を使用してインストールすることが可能です。 まず sources.list を修正します。

 $ sudo vi /etc/apt/sources.list

sourcelist に以下の１行を加えてください。

 deb http://openrtm.org/pub/Linux/raspbian/ wheezy main

次に、以下の手順でインストールを行います。

 # apt-get update
 # apt-get -y --force-yes install gcc g++ make uuid-dev
 # apt-get -y --force-yes install libomniorb4-dev omniidl omniorb-nameserver
 # apt-get -y --force-yes install openrtm-aist openrtm-aist-dev openrtm-aist-example
 # apt-get -y --force-yes install openrtm-aist-python openrtm-aist-python-example

サンプルコンポーネントの実行

OpenRTM-aist のインストール後、サンプルコンポーネントを起動してOpenRTM-aist が正しくインストールされたかどうか確認します。

下図のように、PC側でネームサーバと ConsoleIn コンポーネント、Raspberry Pi側でネームサーバと ConsoleOut コンポーネントを実行します。 コンポーネントはデフォルトで localhost のネームサーバに接続しますので、これを利用して rtc.conf に特定のネームサーバを設定することなく簡単にコンポーネントにアクセスします。 PC上の RTSystemEditor で、PC のネームサーバと Raspberry Pi上のネームサーバに接続し、ConsoleIn コンポーネントと ConsoleOut コンポーネントを接続します。

Raspberry Pi上で ConsoleOut の実行

Raspberry Pi に TeraTerm などで接続後、コンポーネントを起動します。 ネーミングサービスを起動してから ConsoleOut を起動します。

 $ rtm-naming
 $ /usr/share/OpenRTM-x.y/examples/ConsoleOutComp
 または
 $ python /usr/share/OpenRTM-x.y/examples/python/SimpleIO/ConsoleOutComp.py

上の omniorb-nameserver のインストール時に、システム起動時に自動的に omniORB のネームサービスが起動するようになっています。 しかし、ネームサービスの起動タイミングとネットワークインターフェースの起動タイミングによっては、外部からネームサーバに正しくアクセスできない場合があります。 その場合は、rtm-naming コマンドによりネームサーバを再起動することで、問題に対処できる場合があります。

PC側での ConsoleIn の実行

まず、ネームサーバを起動します。 Windows の場合、スタートメニューから 「OpenRTM-aist x.y」→「C++」→「tools」の下のStart Naming Service から起動します。 ついでに、RTSystemEditor も起動しておきます。

続いて、ConsoleIn を起動します。 「OpenRTM-aist x.y」→「C++」→「examples」の下の ConsoleOut をクリックして ConsoleOut コンポーネントを起動します。

RTSystemEditor により接続

RTSystemEditor の左側の NameService View のコンセントアイコンをクリックし、ネームサーバに接続します。 まず、自ホストのネームサーバに接続します。接続ダイアログに localhost と入力します。

次に、Raspberry Pi のネームサーバへ接続します。再度 NameService View の接続アイコンをクリックし、Raspberry Pi のホスト名+.localををダイアログに入力します。

ネームサービスビューには2つのネームサーバの状態が表示され、それぞれのネームサーバの下に ConsoleIn0、ConsoleOut0 という2つのコンポーネントが見えているはずです。 RTSystemEditor のメニューバーのonlineエディタアイコン(ONと書かれたアイコン)をクリックし、SystemEditor を開きます。 NameService View から ConsoleIn0 と ConsoleOut0 をそれぞれ SystemEditor 上にドラッグアンドドロップし、InPort と OutPort を接続します。

メニューバーの緑の再生ボタンをクリックすると、2つのコンポーネントがアクティベートされ上図のような状態になります。

PC側の ConsoleIn コンポーネントのウインドウから適当な数字を入力します。

すると、下図のように Raspberry Pi側の ConsoleOut の表示に ConsoleIn で入力した数値が現れます。

トラブルシューティング

ネットワーク環境や PC の設定により、上記の手順でうまくいかないことがあります。以下のトラブルシューティングを参考に問題を解決してください。

Raspberry Pi側のサービスのしたに ConsoleOut が表示されない

ネームサーバの問題

ネームサーバのエンドポイントアドレスが不正な場合このような現象が起きます。rtm-naming で再度ネームサーバを起動しなおすと解決する場合があります。

このほか、Raspberry Pi の有線LANと無線LAN等2つ以上のネットワークインターフェースがある場合、PCとの接続に使用するどちらかのネットワークのみを使うように設定することで解決するケースもあります。

コンポーネントの問題

コンポーネントが読み込んだ設定ファイル(rtc.conf)に localhost 以外のネームサーバが登録されている場合が考えられます。corba.nameservers: localhost と記述するなど localhost のネームサーバにコンポーネントを登録するよう設定してください。

また、Raspberry Pi の有線LANと無線LAN等2つ以上のネットワークインターフェースがある場合、PCとの接続に使用するどちらかのネットワークのみを使うように設定することで解決するケースもあります。

RTSystemEditor で接続できない、反応がなくなる等

PC側のコンポーネントの問題

PCにネットワークインターフェースが2つ以上ある場合、Raspberry Pi で使用しない側のインターフェースアドレスがコンポーネントの参照として利用されている場合このような現象が起こります。

コマンドプロンプトから ipconfig で PC の IPアドレスを調べる等して、rtc.conf に使用する方の IPアドレスを以下のように設定します。

 corba.endpoints: 192.168.11.20

ただし、Vista 以降の Windows では、C:\Program Files 以下のファイルは簡単には編集ができなくなっています。c:\tmp など適当なディレクトリーに ConsoleIn.exe と rtc.conf をコピー(あるいは新たに作成)するなどして、対処してください。

Raspberry Pi側のコンポーネントの問題

Raspberry Pi の有線LANと無線LAN等2つ以上のネットワークインターフェースがある場合で、それぞれが別のネットワークにつながっている場合、上述のPCと同様の問題が起こります。ifconfig で使用する方のIPアドレスを調べ、rtc.conf に以下のように記載します。

 corba.endpoints: 192.168.11.21

CMake のインストール

cmake は apt-get を利用してインストールする事が可能です。root 権限を持つユーザでインストールを行います｡

 $ sudo apt-get update
 $ sudo apt-get install cmake

Doxygen のインストールについて

CMake ベースの RTコンポーネントプロジェクトでは、デフォルトで doxygen を利用してドキュメントを生成するように設定されています。 しかしながら、doxygen をインストールすると、LaTeX等も同時にインストールされてしまい、SDカードの容量を圧迫しますのでこのチュートリアルでは Doxygen をインストールしません。

ドキュメントを生成しない方法

CMake ベースの RTCプロジェクトにおいて doxygen でのドキュメント生成を抑制するには、トップレベルの CMakeLists.txt で、

 option(BUILD_DOCUMENTATION "Build the documentation" ON)
    ↓
 option(BUILD_DOCUMENTATION "Build the documentation" OFF)

のように変更します。

Doxygen のインストール

SDカードの容量が十分ある場合 doxygen を apt-get で以下のようにインストールすることができます。

 $ sudo apt-get install doxygen

※Doxygen のインストールが完了するまでには、十数分程度かかります｡

Subversion/Git のインストール

ソースコードを外部から取得する際にたびたび使用するので subversion/git をインストールすることをお勧めします。

 $ sudo apt-get install subversion git

コンパイルのテスト

コンポーネントのコンパイルが行えるかテストしてみます。 以下のリポジトリに移動ロボット Kobuki用コンポーネントがありますので、チェックアウトしてコンパイルしてみます。

• KobukiAIST RTC: http://svn.openrtm.org/components/trunk/mobile_robots/kobuki

ソースコードのチェックアウト

ソースコードをチェックアウトしてみます。

 $ svn co http://svn.openrtm.org/components/trunk/mobile_robots/kobuki
   : 中略
 A    kobuki/libkobuki/doc/CMakeLists.txt
 A    kobuki/libkobuki/License.rtf
 A    kobuki/libkobuki/CMakeLists.txt
 A    kobuki/rtc.conf
 A    kobuki/CMakeLists.txt
 Checked out revision 2.
 $

kobuki ディレクトリーいかにソースコードがチェックアウトされましたので、build ディレクトリーを作成しその中でビルド、インストールします。

  $ cd kobuki
  $ mkdir build
  $ cd build
  $ cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr ..
  $ make
  $ cd src
  $ make install

このソースコードはデフォルトで Doxygenに よるドキュメント生成が OFF になっていますので、Doxygen がインストールされていなくてもビルドできるでしょう。

• Raspberry Pi の GIOP
• ブレッドボード配線例
  • DigitalIn-RTC 用配線例
  • DigitalOut-RTC 用配線例
• コンポーネントのコンパイル
  • DigitalIn-RTC のコンパイル
  • DigitalOut-RTC のコンパイル
• コンポーネントの実行

以下の例では、GPIO を用いて、スイッチの ON/OFF の検出と、LED の点灯を行うコンポーネント (DigitalIn-RTC、DigitalOut-RTC) を作成して Raspberry Pi の特徴である GPIO の利用について理解を深めます。 サンプルコンポーネントのソースコードは以下からダウンロードできます。

• サンプルコンポーネントソース: RaspberryPi_sample.zip

Raspberry Pi の GIOP

Raspberry Pi には GPIO端子があり、これを利用することで様々な外部デバイスを利用することができます。

Raspberry Pi 本体に付属している GPIO のピンアサインを以下に示します｡

GPIO を使用する場合には、各ピンの位置に注意してください｡特に5V 端子を使用する場合、配線を誤ると Raspberry Pi 本体および SD カードを破壊してしまう危険がありますので、十分に注意してください｡

ブレッドボード配線例

LED を点灯させる回路と、スイッチの ON/OFF を検出する回路を作成します。 ブレッドボード等があれば簡単に回路を組めますが、ない場合でも部品点数が少ないのでリード線をはんだ付けするなどすれば比較的容易に回路を組むことができるでしょう。 以下に、必要な部品のリストを示します。

Raspberry Pi が1台の場合は、以下の LEDとスイッチ回路を同じ Raspberry Pi に接続します。 もし、Raspberry Pi が2台あるなら、それぞれの Raspberry Pi に LED とスイッチを取り付けると面白いかもしれません。

DigitalIn-RTC 用配線例

DigitalIn-RTC は、データポートに入力された bool 値 (true/false) を指定された GPIO ポートに出力するコンポーネントです。GPIO ポートの出力値を観測するために、GroundピンとGPIO 18ピンに LED と抵抗を接続し下図のような回路を作成します。

ブレッドボードでこの回路を作成する場合はこのようになります。

DigitalOut-RTC 用配線例

DigitalOut-RTC は、GPIO ポートに入力された bool 値 (true/false) をデータポートから出力するコンポーネントです｡ GPIO に値を入力するために、Ground, 3.3V Power, GPIO 17に抵抗とスイッチを接続して下図のような回路を作成します。

ブレッドボードでこの回路を作成する場合はこのようになります。

コンポーネントのコンパイル

ソースコードを以下から Raspberry Pi にダウンロードして、DigitalIn-RTC/DigitalOut-RTC コンポーネントをコンパイルします。

• サンプルコンポーネントソース: RaspberryPi_sample.zip

DigitalIn-RTC のコンパイル

 $ unzip RaspberryPi_sample.zip
 $ cd RaspberryPi_sample/DigitalInRPI/
 $ vi CMakeLists.txt

ここで、CMakeLists.txt を書き換えて、ドキュメントの生成を抑制するよう設定します。

 option(BUILD_DOCUMENTATION "Build the documentation" OFF)
  ↓
 option(BUILD_DOCUMENTATION "Build the documentation" ON)
 
 $ mkdir build
 $ cd build
 $ cmake ..
 -- The C compiler identification is GNU 4.6.3
 -- The CXX compiler identification is GNU 4.6.3
   : 中略
 -- Configuring done
 -- Generating done
 -- Build files have been written to: /home/pi/RaspberryPi_sample/DigitalInRPI/build

OpenRTM-aist が正しくインストールされていれば、問題なく configure が終了します。 もし、OpenRTM や coil が無いなどでエラーが出た場合、OpenRTM-aist (C++版) が正しくインストールされていることを確認 (dpkg -l |grep openrtm 等) してください。

 $ make
  : 中略
 Scanning dependencies of target DigitalInComp
 [ 66%] Building CXX object src/CMakeFiles/DigitalInComp.dir/DigitalInComp.cpp.o
 [100%] Building CXX object src/CMakeFiles/DigitalInComp.dir/DigitalIn.cpp.o
 Linking CXX executable DigitalInComp
 [100%] Built target DigitalInComp
 $

コンパイルされたコンポーネント DigitalInComp は src の下にあります。

 $ ls src/
 CMakeFiles  cmake_install.cmake  DigitalInComp  DigitalIn.so  Makefile

DigitalOut-RTC のコンパイル

DigitalIn-RTC と同様にコンパイルします。

 $ cd RaspberryPi_sample/DigitalOutRPI/
 $ mkdir build
 $ vi CMakeLists.txt

ここで、CMakeLists.txt を書き換えて、ドキュメントの生成を抑制するよう設定します。

 option(BUILD_DOCUMENTATION "Build the documentation" OFF)
  ↓
 option(BUILD_DOCUMENTATION "Build the documentation" ON)
 
 $ mkdir build
 $ cd build
 $ cmake ..
 -- The C compiler identification is GNU 4.6.3
 -- The CXX compiler identification is GNU 4.6.3
   : 中略
 -- Configuring done
 -- Generating done
 -- Build files have been written to: /home/pi/RaspberryPi_sample/DigitalOutRPI/build

 $ make
 -- OpenRTMConfig.cmake found.
 -- Configrued by configuration mode.
  : 中略
 Scanning dependencies of target DigitalOutComp
 [ 66%] Building CXX object src/CMakeFiles/DigitalOutComp.dir/DigitalOutComp.cpp.o
 [100%] Building CXX object src/CMakeFiles/DigitalOutComp.dir/DigitalOut.cpp.o
 Linking CXX executable DigitalOutComp
 [100%] Built target DigitalOutComp
 $

コンパイルされたコンポーネント DigitalOutComp は src の下にあります。

 $ ls src/
 CMakeFiles  cmake_install.cmake  DigitalOutComp  DigitalOut.so  Makefile

コンポーネントの実行

各RTC が正常にコンパイルできたら、NameServer を起動後、各RTC を起動します｡

 $ rtm-naming
 $ sudo  /home/pi/RaspberryPi_sample/DigitalOutRPI/build/src/DigitalOutComp &
 $ sudo  /home/pi/RaspberryPi_sample/DigitalInRPI/build/src/DigitalInComp &

&color(red){※サンプルコンポーネントは GPIO を利用するので root 権限で実行する必要があります｡}

PC上で RTSystemEditor を起動し、Raspberry Pi上の NameServewr に接続します｡ 各RTC を配置し、ポート間の接続を行った後、活性化(Activate)します｡

各RTC が正常に起動すると、タクトスイッチの状態に応じて、LED が点灯/消灯するようになります｡

• PiRT-Unit を利用する
  • 特長
  • 仕様

この Book では、Raspberry Pi と PiRT-Unit を組み合わせてOpenRTM-aist から利用する方法を解説します。

PiRT-Unit を利用する

PiRT-Unit は産総研で開発された、Raspberry Pi用 IO拡張ボードです。 ウィン電子工業から発売中です。

• ウィン電子工業: http://win-ei.com/
  • ラズベリーパイ拡張ボード: http://cgi3.win-ei.com/wordpress/?page_id=135
    • 品名：Pi RT-Unit
    • 型名：RE-01
    • 価格：\6,615（税込）
      
      
      PiRT-Unit概観

PiRT-Unit からは、AD (4ch)、DA (2ch)、PWM (1ch)、I2C (1ch)、RS232C/XBee (1ch) がそれぞれ利用できます。

特長

• アナログ入力 (10bit ADC x 4ch) 利用可能
• アナログ出力 (12bit DAC x 2ch) 利用可能
• PWM x1ch: RCサーボモーター利用可能
• I2C シリアル通信利用可能
• RS232C Dsub コネクタ利用可能
• Xbee接続用コネクタ利用可能（上記 RS232C との選択式）
• 5V DC入力： Raspberry Pi に電源供給可能
  • 秋月電子等で安価に購入可能な ACアダプタを利用できます

仕様

• Raspberry Pi と Kobuki の接続
  • 電源
  • USB
  • 接続
• KobukiAIST RTコンポーネントのコンパイル
• KobukiAIST コンポーネントの自動起動
• Kobuki コンポーネントの操作
  • TkJoystick による操作
  • 自律的に移動させる
• 解答

Kobuki は Yujin Robotics から発売されている研究用移動ロボットです。 掃除機ロボット Roomba とほぼ同様の大きさで、USBシリアル接続でPC等から制御ができるようになっています。 また、IO、シリアル入出力、電源コネクタ、ボタン、LED等が装備されており、実験用ロボットとしての利用に適しています。

以下の Kobuki のサンプルを動作させるために必要なソフトウエアのインストールなどを行うスクリプトがこちらからダウンロードできます。

• http://svn.openrtm.org/Embedded/trunk/RaspberryPi/tools/rpi.sh

 $ wget  http://svn.openrtm.org/Embedded/trunk/RaspberryPi/tools/rpi.sh
 $ chmod 755 rpi.sh
 $ sudo ./rpi.sh hostname --type kobuki

で、以下の解説で行っている環境構築と Kobuki のサンプルのコンパイルが自動で行われます。

Raspberry Pi と Kobuki の接続

下図は Kobuki のメインパネルです。

Raspberry Pi への電源供給に 5V1A DC出力コネクタ、Raspberry Pi との接続には USBコネクタを利用します。

電源

Kobuki には 5V 1A 出力可能な DC出力コネクタがあり、Raspberry Pi の電源をここから供給することができます。

5V1A 出力コネクタは以下の型番のものを使用します。

RTロボットショップなどでも購入できます。

• Kobuki用コネクタセット￥450.-

下図のような DCコネクタと USBの変換ケーブルを作成することで、Raspberry Pi へ電源を供給します。

近年ではスマートフォン用の USB出力端子がついたバッテリーが多数発売されていますので、こういった電源も利用できます。

USB

Kobuki に付属している USB ケーブルで Kobuki と Raspberry Pi を接続します。 Raspberry Pi側からは /dev/ttyUSB0 として見えます。

 $ ls /dev/ttyUSB*
 /dev/ttyUSB0

接続

Raspberry Pi を Kobuki に搭載して、電源と USBを接続します。Raspberry Pi を無線LAN接続にすれば、無線遠隔操作可能な Kobuki になります。

Kobuki 動作時に脱落する可能性がありますので、Raspberry Pi はマジックテープなどで固定するとよいでしょう。

KobukiAIST RTコンポーネントのコンパイル

前節でも RTコンポーネントのコンパイルのテストを行いましたが、ここで再度おさらいします。まずは、KobukiAIST RTコンポーネントを以下のリポジトリからチェックアウトしビルドします。

• KobukiAIST RTC: http://svn.openrtm.org/components/trunk/mobile_robots/kobuki

  $ svn co http://svn.openrtm.org/components/trunk/mobile_robots/kobuki
  $ cd kobuki
  $ mkdir build
  $ cd build
  $ cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr ..
  $ make
  $ cd src
  $ sudo make install

• /usr/lib/openrtm-1.1/rtc/KobukiAISTComp にインストールされるはずです。

試しに起動してみます。デバイスファイル /dev/ttyUSB0 へのアクセスには root 権限が必要ですので、sudo を使って起動しています。

 $ rtm-naming
 $ sudo /usr/lib/openrtm-1.1/rtc/KobukiAISTComp

RTSystemEditor を起動し、Raspberry Pi のホスト名またはIPアドレスに接続すると、KobukiAIST0 というコンポーネントが見えるはずです。 クリックして Configuration ダイアログを表示させてみてください。

LED1 や LED2 などの操作が行えるようになっていますので、radio ボタンで RED や GREEN などをクリックしてください。LED が点灯します。

KobukiAIST コンポーネントの自動起動

KobukiAIST コンポーネントをRaspberry Pi 起動時に自動的に起動するようにします。 これにより、Kobuki に電源を投入すると、Raspberry Pi および KobukiAIST コンポーネントが自動的に起動するようになり、Raspberry Pi にいちいちログインしなくとも Kobuki を RTC 経由で操作できるようになります。

以下のようなスクリプトを /etc/kobuki.sh として作成します。

 $ sudo vi /etc/kobuki.sh

kobuki.sh の内容な以下の通りです。

 #!/bin/sh
 #
 # KobukiAIST RTC launch script
 #
 #       Copyright Noriaki Ando <n-ando@openrtm.org>
 #       2011.03.27
 #
 # This script should be executed from rc script like a rc.local
 # as the following command line.
 #
 #
 ns=/usr/bin/rtm-naming
 kobukiRTC=/usr/lib/openrtm-1.1/rtc/KobukiAISTComp
 workdir=/tmp/kobuki
 
 \$ns
 sleep 5
 
 if test -d $workdir ; then
         echo ""
 else
         mkdir \$workdir
 fi
 
 cd $workdir
 
 while :
 do
     rm -f \$workdir/*.log
     \$kobukiRTC
     sleep 5
 done

実行権限をつけます。

 $ sudo chmod 755 /etc/kobuki.sh

さらに、自動的に起動するように /etc/rc.local の最後の exit 0 の手前に以下のような一行を挿入します。

 /etc/kobuki.sh 2>&1 | perl -p -e 's/\n/\r\n/g' 1>&2 &
 exit 0

これで、Raspberry Pi が起動すると、KobukiAIST コンポーネントも自動的に起動します。 また、万一 KobukiAIST コンポーネントを exit で終了させても、5秒後再度起動します。 Kobuki に電源が入っている限り、KobukiAIST コンポーネントは常駐し続けるようになっています。

Kobuki コンポーネントの操作

TkJoystick による操作

TkJoystick は OpenRTM-aist-Python にサンプルとして含まれているコンポーネントです。ただし、出力はジョイスティックのX-Y値と、対向2輪型移動ロボットの車輪速度用の出力のみで、2次元速度ベクトル (TimedVelocity2D) 出力は有りません。

TkJoyStick コンポーネントを改良して、2次元速度ベクトル (TimedVelocity2D) の出力をするようにし、Kobukiと接続して操作してみてください。

• オリジナルの TkJyoStick RTC: http://svn.openrtm.org/OpenRTM-aist-Python/trunk/OpenRTM-aist-Python/OpenRTM_aist/examples/TkJoyStick/

Windows では以下のディレクトリーもインストールされています。(x.yはバージョン)

• C:\Program Files (x86)\OpenRTM-aist\x.y\examples\Python\TkJoyStick
• C:\Program Files\OpenRTM-aist\x.y\examples\Python\TkJoyStick

ヒント

TkJoystick.py の中では、左右の車輪速度を計算しています。ここから、移動ロボットの運動学を考慮すれば、速度 v および角速度 ω を計算することができます。 (参考のため、東北学院大学の熊谷先生のページへのリンクを張っておきます。)

• 車輪移動ロボットの数学の項を参照

なお、TimedVelocity2D は以下のようなデータ構造となっています。

 struct Velocity2D
 {
   double va; // 角速度 [rad/s]
   double vx; // 並進速度(前方) [m/s]
   double vy; // 並進速度(横方向) [m/s] 対向2輪型では0
 };
 struct TimedVelocity2D
 {
   Time tm;
   Velocity2D data;
 };

自律的に移動させる

Kobuki をセンサーを利用して自律的に移動させてみます。 Kobuki は、バンパセンサー、近接センサー(遠・近)、Cliffセンサーを装備されています。 ここでは、Roomba っぽく、前進し続けて壁を検知したら、少し下がり、回転し、再び前進をする、というアルゴリズムで動かしてみます。 (Roomba はもう少し賢く動きますが。。。)

KobukiAIST RTC のセンサ出力は以下のようになっています。 IRセンサはドックからの赤外線による信号を受けるためのもので、障害物検知には使用できません。したがって、バンパおよび崖センサーのみが障害物・崖検知に利用できます。

これらの出力を受けるため RTC::TimedBooleanSeq 型の InPort が一つ必要になります。 また、Kobuki に移動速度指令を出力するための TimedVelocity2D型の OutPort が一つ必要になります。

以上の情報を手掛かりに、Kobuki を自律移動させる簡単なコンポーネントを作成してみてください。 コンポーネントの接続でうまく行かない場合は、トラブルシューティング をご覧ください。

ヒント

Kobuki の速度指令は TimedVelocity2D という型で、上でも示しましたが、以下のようなデータ構造です。

 struct Velocity2D
 {
   double va; // 角速度 [rad/s]
   double vx; // 並進速度(前方) [m/s]
   double vy; // 並進速度(横方向) [m/s] 対向2輪型では0
 };
 struct TimedVelocity2D
 {
   Time tm;
   Velocity2D data;
 };

対向2輪型移動ロボットでは、vyは常に0.0であると考え、たとえば直進なら

 va = 0.0; vx = 0.2; vy = 0.0;

となります。後進するなら、

 va = 0.0; vx = -0.2; vy = 0.0;

であり、その場で旋回するなら

 va = 0.0; vx = 0.0; vy = 1.0;

となります。

InPort にデータが来ていたら、データを読み込みバンパ情報を取り出します。バンパ情報は、TimedBoolSeq というデータ型の .data という配列のメンバに格納されており、上の表で0,1,2番目の要素であることがわかります。 これらのどれかが true になっていたらバンパで衝突を検知したということですから、いったん下がり、旋回します。そして、再び前進します。 これらの動きを TimedVelocity2D のメンバーにそれぞれ設定して OutPort に writeすれば、速度指令データは Kobuki に伝達されます。 アルゴリズムのフローチャートを下に示します。

どのくらい下がるか・下がったか、あるいは旋回するか・したかを計測しながら制御するのが理想ですが、簡単のために sleep関数を使用することもできます。 Linuxではcoil::sleep が使えます

 coil::sleep(coil::TimeValue(0.01); // 10ms待つ

Windows では coil::sleep の精度が悪いので、Sleep関数を利用したほうがよいでしょう。 これらのヒントを基に、Kobuki を自律移動させるような制御コンポーネントを作成してみてください

解答

解答として、上記の TkJoyStick コンポーネントと自律移動コンポーネントを以下に示します。

• GUI ジョイスティック: TkJoyStick.zip
• Kobuki 自律制御: KobukiAutoMove.zip

• アカデミックスカラロボット
  • ロボットの仕様
  • プレートに直接スカラボットを固定する場合
  • 土台ごと固定する場合
  • プレートの取り付け
• サインスマート製4自由度ロボットアーム
  • ロボットの仕様
  • ロボットの取り付け
  • プレートの取り付け

アカデミックスカラロボット

アカデミックスカラロボットはヴイストンが販売しているロボット制御学習用の水平多関節型ロボットアームです。

• https://www.vstone.co.jp/products/scara_robot/

アカデミックスカラロボット制御の RTC については以下のページを参考にしてください。

• USBメモリーに搭載したポータブルRTM 環境を用いたロボット教育ツール

この章ではアカデミックスカラロボットを Kobuki のプレートに固定する手順を説明します。

ロボットの仕様

プレートに直接スカラボットを固定する場合

プレートに直接スカラロボットを取り付ける手順を説明します。

まずはプレートにキリ等で下穴をあけます。 以下の赤い点の位置に穴をあけてください。

土台ごと固定する場合

スカラロボットを土台に取り付けて、土台をプレートに固定する方法について説明します。

土台の加工

Kobuki のプレートに固定するために、スカラロボットの土台に穴をあけます。 以下の図の赤い部分に穴をあけてください。穴の大きさは使用する木ねじの大きさで決めてください。

土台の取り付け

まずスカラロボットを土台に取り付けます。 図のように逆向きの取り付けた後、ユリアねじで固定してください。

ロボットの取り付け

予めプレートにはキリ等で下穴をあけておいてください。 土台の穴をあけた部分に木ネジを差し込んでネジでプレートと接合すれば完成です。

プレートの取り付け

まずは Kobuki に支柱を4本立てます。 レーザーレンジセンサー、Raspberry Pi は両面テープなどで Kobuki に接着しておいてください。

サインスマート製4自由度ロボットアーム

この章ではサインスマートが販売している4自由度ロボットアームを Kobuki に取り付ける手順を説明します。

• http://www.sainsmart.com/diy-4-axis-servos-control-palletizing-robot-arm-model-for-arduino-uno-mega2560.html

4自由度ロボットアーム制御の RTC については以下のページを参考にしてください。

• RTミドルウェア学習用ロボットアーム制御RTコンポーネント群

この作業には必要なものは以下の通りです。

※Intel Edison、Raspberry Pi から制御する場合は PCA9685 搭載のサーボドライバでも可

ロボットの仕様

ロボットの取り付け

4自由度ロボットアームには最初から取り付け用の穴があいているためこちらへの加工は不要です。

プレートの取り付け

アカデミックスカラロボットの手順と同じです。

• Raspberry Pi へのファイルコピー
• VNC(Virtual Network Computing)の利用

Raspberry Pi へのファイルコピー

Raspberry Pi の設定画面(Raspi-config)にて SSH を有効に設定することで、sFTP が利用できるようになります｡ Windows から sFTP で Raspberry Pi に接続する場合には sFTP に対応したソフト(WinSCP など)を使用します｡

こちらから WinSCP のダウンロードページに移動することができます。

VNC(Virtual Network Computing)の利用

Raspbian のGUI 環境を開発用PC上で操作するために、VNCサーバーをインストールします｡

こちら から VNC をダウンロードすることができます。


$ su
# apt-get install tightvncserver


インストール途中で、VNCサーバーに接続する際のパスワード入力を求められますので、適当なパスワードを設定します｡ VNCサーバーをインストール後、開発用PC からターミナルを使用して Raspberry Pi に SSH 接続し、VNCサーバーを起動します｡


$ vncserver :1 -geometry 1024x600 -depth 16 -pixelformat rgb565


Windows から VNCサーバーに接続する場合には、VNCクライアントソフト(RealVNC など)を使用します｡