自律走行型のロボットをNVIDIA JetBot で作ってみる【導入編】

SENSYN ROBOTICS（センシンロボティクス） Advent Calendar 2019 の 10日目 担当の @Chitama です。

今回は、AIコンピューターを乗せた自律走行型のロボットを作ってみます。
話題のテクノロジーで手軽に動くものを作れることをゴールにしました。

作ろうと思った理由

• 自律型ロボットのソフトウェアでどこまでできるのか試してみたい
• ロボットは人間に直接リーチできる存在だから

自律走行型のロボットを走らせるまで

1. 必要な部品を揃える
2. ハードウェアを組み立てる
3. ソフトウェアのセットアップする
4. 自律走行を試してみる

1. 必要な部品を揃える

今年３月Jetsonシリーズから発表された Jetson Nano ベース NVIDIA JetBot パートナー AIロボットキットで揃えました。
JetBotの仕様は、GitHub JetBot AI ロボット プラットフォームで公開されています。
GitHubのドキュメントを参考に必要なパーツを購入したり、CADで設計/3Dプリンター出力したりします。
キットを使わずお好みの形をCADで設計して3Dプリンターで車体部品を作ることもできます。

Jetson Nanoとは

Jetsonシリーズは、NVIDIA®から提供されているGPUで高速化された並列処理用のビジュアル コンピューティング プラットフォームです。

NVIDIA® Jetson Nano™ 開発者キットは、画像の分類、オブジェクトの検出、セグメンテーション、および音声処理のようなアプリケーションにおいて複数のニューラル ネットワークを並列に実行できる、小型でパワフルなコンピューターです。様々な機能がわずか 5 ワットの消費電力で稼働する使いやすいプラットフォームです。

出典：Jetson Nano 開発キット

仕様	スペック
開発キット価格	$99
サイズ	100 mm x 80 mm x 29 mm
GPU	128-core Maxwell
CPU	Quad-core ARM A57 @ 1.43 GHz
メモリ	4 GB 64-bit LPDDR4 25.6 GB/s
ストレージ	microSD (同梱されていない場合も)
Video Encoder	4K @ 30 : 4x 1080p @ 30 : 9x 720p @ 30 (H.264/H.265)
Video Decoder	4K @ 60 : 2x 4K @ 30 : 8x 1080p @ 30 : 18x 720p @ 30 : (H.264/H.265)
カメラ	1x MIPI CSI-2 DPHY lanes
LANモジュール	Gigabit Ethernet, M.2 Key E
ディスプレイ	HDMI 2.0 and eDP 1.4
USB	4x USB 3.0, USB 2.0 Micro-B
その他	GPIO, I2C, I2S, SPI, UART

NVIDIA JetBotとは

NVIDIAのシングルボードコンピュータ Jetson Nano を使って自律型走行ロボット作るための部品が揃ったkitです。
公式サイトには４種類のJetBotが掲載されています。
各Kitに同梱されている部品をまとめてみました。
これを参考に自分で部品を買うとよりお得に作れます😁
出典：NVIDIA JetBot パートナー AI ロボットキット

SparkFun JetBot

　SparkFun JetBot AI ロボット キット

1	Jetson	NVIDIA Jetson Nano開発者キット	1
2		SparkFun Jetbotイメージ（事前フラッシュ）	1
3	メインボード	Raspberry Pi用のSparkFun Qwiic HAT	1
4	バッテリー	リチウムイオンバッテリーパック-10Ah（3A / 1A USBポート）	1
5	カメラ	Leopard Imaging 145FOV広角カメラとリボンケーブル	1
6		SparkFun JetBotカメラマウント用アクリルサイドウォール	1
7	アンテナ	なし	0
8	無線LANカード	EDIMAX WiFiアダプタ	1
9		Edimax 2-in-1 WiFiおよびBluetooth 4.0アダプター	1
10	モーター	SparkFunシリアル制御モータドライバ	1
11	ディスプレイ	SparkFun Micro OLEDブレイクアウト（Qwiic）	1
12	SDカード	64GB MicroSDカード - JetBotイメージで事前フラッシュ済	1
13		円形ロボティクスシャーシキット（2層）	1
14	車体部品	シャドーシャーシモーター（ペア）	1
15		ボールキャスターメタル-3/8 "	1
16		SparkFun JetBotアクリルマウンティングプレート	1
17		ホイールとタイヤ-円形ロボットシャーシの一部	2
18	付属品	SparkFun microB USBブレイクアウト	1
19		SparkFunシリアル制御モータードライバー	1
20		ブレッドボードミニ粘着レッド	1
21		ヘッダー-オス-PTH-40ピン-ストレート	1
22		デュアルロックベルクロ	1
23		SparkFun JetBotアクリルカメラマウント＆4xナイロンマウントハードウェア	2
24		ネジ留め式端子2.54mmピッチ（2ピン）	2
25	ケーブル	USB Micro-Bケーブル-6 "	2
26		Qwiicケーブル-100mm	1
27		2 in-22ゲージのソリッドコアフックアップワイヤ（赤）	1
28		Qwiicケーブル-メスジャンパー（4ピン）	1
29	コントローラー	なし	0
30	クラウドサービス	AWS IoT Greengrass	1

出典：NVIDIA

Waveshare JetBot

　Waveshare JetBot AI キット

1	Jetson	NVIDIA Jetson Nano開発者キット	1
2	メインボード	Jetbot 拡張ボード	1
3	バッテリー	12.6V バッテリチャージャー	1
4	電源	パワーアダプター EUヘッド	1
5	カメラ	IMX219-160 カメラ	1
6		カメラホルダー	1
7	アンテナ	デュアル周波数アンテナ	2
8	無線LANカード	Wireless-AC8265	1
9	モーター	モーター	2
10	ディスプレイ	なし	0
11	SDカード	マイクロ SD カード 64GB	1
12	車体部品	メタルボックス(車体)	2
13		ホイール	2
14		ユニバーサルホイール	2
15	付属品	ネジパック	一式
16		ねじまわし 2種	1
17		スパナ	1
18	ケーブル	16ピン 9cmケーブル	1
19	コントローラー	ワイヤレスゲームパッド	1
20	クラウドサービス	なし	0

出典：NVIDIA

Seeed JetBot

　Seeed JetBot スマート カー キット

1	Jetson	NVIDIA Jetson Nano開発者キット	1
2	メインボード	モータードライバーボードPCA9685 + TB6612	1
3	バッテリー	なし	0
4	カメラ	IMX219 8MPカメラ	1
5	アンテナ	Intel Dual Band Wireless-Ac 8265 W / Bt 1 WiFi	1
6		デュアル周波数アンテナ2	2
7	無線LANカード	Intel Dual Band Wireless-Ac 8265 W / Bt	1
8	モーター	TTモーター	2
9	ディスプレイ	PiOLEDディスプレイ128x32 OLED	1
10		OLED用ピンボード	1
11	SDカード	64G TFカード	1
12	車体部品	シャシー	1
13		ホイール	2
14		ユニバーサルホイール	1
15	付属品	M2 * 5ネジ式A	12
16		M3 * 5ネジ式B	2
17		M3 * 30ネジ式C	4
18		M3ナット	4
19	カメラ用	M2 * 5 + 5ネジ式D	4
20	マザーボード用	M2 * 5 + 5ネジ式D	4
21	ケーブル	USB-マイクロUSBケーブル：電力ケーブル	1
22		モーターケーブル	3
23		Jetson Nanoからドライバーボードケーブル	1
24	コントローラー	なし	0
25	クラウドサービス	なし	0

出典：NVIDIA

Silicon Highway Nano

　Silicon Highway Nano JetBot キット

NVIDIA Jetson Nano開発者キット　は個別での購入になります。

1	Jetson	梱包なし	0
2	メインボード	1927 x 2927モータードライバー	1
3	バッテリー	INIU 10000mAhポータブル電源バンク	1
4		アダプター(EU/英国)	1
5	カメラ	Raspberry Pi BMP（V2）カメラモジュール	1
6		160度FoV-カメラレンズアタッチメント	1
7	アンテナ	2042811100 Wi-Fiアンテナ	2
8	無線LANカード	8265.NGWMG.NV Intel WIFIカード	1
9	モーター	200RPMギアボックス付き 3777 TTモーター	2
10	ディスプレイ	3527128 x 32 OLEDディスプレイ	1
11		6130362102136直角ヘッダー	2
12	SDカード	MB-MC64GA / EU Micro SDカード（64GB / u3）	1
13	車体	3757 60mmホイール	2
14	付属品	粘着パッド	2
15		M2ネジ	20
16		M2ワッシャー	20
17		M3ネジ	4
18		M3ナット	4
19		1”デルリンPOMボール	1
20	ケーブル	ジャンパー線	4
21		B071KWZBL3直角2パックUSBケーブル	1
22		SKU2614 Micro USB、5V 2.5A	1
23	コントローラー	なし	0
24	クラウドサービス	なし	0

出典：NVIDIA

Kitの比較

キットの種類	日本で購入可能	参考価格	Jetson Nano	工具以外 の準備	ドキュメント 充実度	AWS Greengrass
SparkFun	○	$274.95	○	不要	○	☆
Waveshare	○	$219.99	○	一部必要	△	×
Seeed	○	$248.00	○	一部必要	△	×
Silicon Highway	ヨーロッパ のみ	£212.00	×	一部必要	△	×

選定と購入

　手軽に動かしてみたかったのでいろいろ揃ったSparkFun JetBotにしました。
　AWS IoT Greengrass もおもしろそうです。

　SparkFunのサイトでは、BACK ORDERでしたが、運良くUS版Amazonで最後の一個を購入できました。
　（$20ほど割増...）
　ただ、SparkFunのサイトで在庫切れなのは Jetson Nano がセットものだけです。
　Jetson Nano付属なしのJetBot AI Kit と Jetson Nano Developer Kitを別々に購入することができたようです。
　注文から約２週間で到着しました。

ここまでの費用

合計：32,223円

品名	参考価格	備考
SparkFun JetBot with Jetson Nano	32,036円	$294.95
半田ごてセット	1,999円
プラスドライバー	0円

今回はここまで

　ここまでは、NVIDIA JetBot の前準備です。
　次回は組み立ててみます。

11日目は コテツさん です。