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Donkey carをWaveshare製Jetbotで試した。

Last updated at 2020-08-02Posted at 2020-07-03

Donkey carとは？

RCカーに小型コントローラを乗せたAIロボットカー。
https://www.donkeycar.com/
ラズパイを使うのが一般的ですが、今回はJetsonを積んだJetbotで挑戦！
いろいろ試した結果をまとめました。

動画＜追記、速度UPしました!＞

気になっていたオーバーステアを修正し操作性がUP。教師データの高速化に伴い自動運転も50%速度が上がりました。
https://www.youtube.com/watch?v=NqYa7hOFcN0

車体の準備

Waveshare 製のJetbotを使いました。

モータのギア比変更
低速走行時のトルクUPを狙いギア比を1:48から1:120に変更しています(4個で$13程度）。
高トルクギアは低速時でもタイヤが止まり難く制御が安定します。
モータユニット外寸は同じなので、モーター配線の「はんだ付け」のみで変更できます。

２）電池ケースの細工
保護回路付きの電池（長さ69mm、想定より2mm長い）が使えるよう、電池ケースの金具をペンチでつぶして隙間を広げ、電池が入るようにします。

３）カメラの移動
カメラの視野を広げるため、カメラ取付高さを倍にします。また、パイロン旋回時にもパイロンを見失わないよう、足元まで見れるようカメラを下向きにします。
下向きカメラでは「人の映り込み」等の外乱が少なくなり、Jetsonは道路に集中できます。

カメラの映像

カメラの視野

首長になったJetbot.

SDカード作成（Jetbotの基本機能）

初めにJetbotの準備をします。64GBのUSBに「jetbot_image_v0p4p0.zip」を書き込み、アップデート、wifi設定を行います。インストールの確認はカメラ、モーターが制御できればOKです。
https://github.com/NVIDIA-AI-IOT/jetbot/wiki/software-setup
https://www.waveshare.com/wiki/JetBot_AI_Kit

SD Card FormatterでSDカードのフォーマット
balenaEtcherでファイルの書き込み

Donkey car プログラムを追加

Donkey carに必要なopencvなどを入れます。
作業は「DonkeyCar for Jetson Nano-Setup Jetson Nano」に従います。
所要時間は半日です。permissionなどのエラーにはsudoで対応。
https://www.waveshare.com/wiki/DonkeyCar_for_Jetson_Nano-Setup_Jetson_Nano
Step 1. Install libraries
Step 2. Setup virtual environment
Step 3. Install OpenCV。但し、numpyだけは1.17.3をインストールします。
Step 4. Install DonkeyCar Python codes,
このステップのみこちらのサイトに従う。
http://docs.donkeycar.com/guide/robot_sbc/setup_jetson_nano/
Step 5. Create DonkeyCar
このステップはwavehareに戻ります。

Donkey car の設定変更

inachiさんのサイトに詳しい説明がありますので、「足まわりの制御のセットアップ」に従って下記修正、設定を行います。情報ありがとうございました。
https://qiita.com/inachi/items/d9d9e5b5c91fbc0fa4b9

Adafruit_MotorHAT パッケージをインストール
donkeycar/donkeycar/parts/actuator.pyの修正
mycar/manage.pyの修正
mycar/myconfig,pyの設定

＜追記＞オーバーステアの修正
/home/jetbot/projects/donkeycar/donkeycar/parts/actuator.pyの変更。

donkey car を手動で操作

http://docs.donkeycar.com/guide/get_driving/
「Start your car」に従います。

1) Donkey car プログラムを起動

PCのJupyter上でTerminalから下記コマンドでDonkey carプログラムを起動。
cd ~/mycar
python manage.py drive
"ModuleNotFoundError: No module named"のエラー発生時はパスの追加で対応。
こちらのサイトにパス追加方法が詳しく説明されています。
https://qiita.com/yutoman027/items/7ee796c41575eb0511c3

2) Donkey car を操作できるWEBサーバーに接続

Donkey carを操作できるWEBサーバーに接続、PCのGoogle Chrome上で
http://192.168.0.103:8887/ (IPはJetbotのOLEDに表示に合わせて下さい）。

3) PCにPS4コントローラをUSBで有線接続。

WEB上の「Control Mode」で「Gamepad」をクリック。
Mode&PiotをUser(d)選択。
これでDonkey carがPS4から操作できます。

Donkey car データ収集

優秀なAI自動運転には優秀なRC運転の手本が必要です。頑張りましょう。
幸いJetbotの速度が遅いので、すぐに無事故で周回できるようになります。
運転練習後、学習に必要ないデータを消しましょう。
PCのJupyterから~/mycar/data/内の不要フォルダを消去します。
学習データは「箱庭サーキット」を無事故で10周できればOKです。

Donkey car 機械学習

Donkey carがインストールされていればPC上、jetson nano上、google colab上、何処でもトレーニング(機械学習)ができます。ここでは説明の簡単なJetsonを使った方法を説明します。

1) mycar/myconfig,pyの修正

BATCH_SIZE=64
CACHE_IMAGES=False

2) JupyterのTerminalで学習開始

python ~/mycar/manage.py train --model ~/mycar/models/mypilot.h5

Jetsonでは学習に1時間位かかりますが、学習後、学習データ（mypilot.h5）はJetson上に作成されるので特に操作はありません。
PCやGoogle Colabで学習するともっと短時間で処理できます。学習終了後、学習データ（mypilot.h5）をJetsonの同じフォルダにコピーしてください。