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「1/2」簡単なロボット操作用ウェブアプリケーションを作ってます。「RaspberryPi3B+とDjangoChannels」

Last updated at 2020-07-06Posted at 2020-07-03

#イントロ
始めまして。s_rae です。
頑張ってプログラミングの勉強をしています。

最近簡単なロボットを作ってみました。
ホイールが2つとBluetoothモジュールをつけてあるロボットです。

アプリ開発の練習としてそのロボットを操作できるインタフェースを作ろう！と思いました。

RaspberryPi3B+にDjango+DjangoChannelsでバックエンドを作り、PyBluezでBluetoothのメッセージを送れるようにしました。

コード説明: https://qiita.com/s_rae/items/97a9845f3192f6ef4af1

まだ未完成のものですが途中までの過程でもよろしければ見て下さい。
また、母国語が日本語ではないので少し不自然かも知れませんがご了承下さい。
##お試し

####必要なもの

RaspberryPi3B+
- Raspberry Pi OS (32-bit) Lite
- Python3.7.3以上
- pip
- git
Bluetoothシリアル通信可能なロボット・IoT機器（まだ繋げられるものはすごく限定されていますがいずれいろんな機器を繋げられるようにすることが目標です。）
ホームサーバーなのでラズパイとクライアント側は同じネットワークに接続して下さい。

(OSの設置方法はRaspberryPiの公式ホームページを参考して下さい。Raspberry Pi Imagerを使ったら手軽に設置できます。)
####設置方法

まずはsshでラズパイにアクセスして下さい。私はLinuxのshell(bash)を使ってます。

$ ssh pi@ラズパイのIPアドレス

リポジトリーからcloneしてください。

$ cd ~
$ git clone https://github.com/samanthanium/dullahan_local.git
$ cd dullahan_local

redisをインストールして下さい。

$ wget http://download.redis.io/releases/redis-6.0.5.tar.gz
$ tar xzf redis-6.0.5.tar.gz
$ cd redis-6.0.5
$ make

必要なパッケージをダウンロードしてください。

$ pip install -r requirements.txt

プロジェクトのsettings.pyを見つけて下さい。

$ cd dullahan

好きなテキストエディターを使ってsettings.pyのALLOWED_HOSTSにラズパイのIPアドレスを入力して下さい。

settings.py

...
ALLOWED_HOSTS = ['ラズパイのIPアドレス']
...

最後にテストサーバーを起動してみて下さい。

$ cd ../ #~/dullahan_local

$ python manage.py migrate

$ redis-server &
$ python manage.py runserver IPアドレス:8080 &
$ python manage.py runworker background-tasks

#作成過程
###目標設定

ラズパイとロボットをBluetoothで繋げる
クライアント側にキレイな操作画面を見せる
なんとかしてリアルタイムでロボットを操作する

ここまで出来れば第一段階成功！と思いました。

また、今Pythonを勉強し始めたところだったのでとにかくPythonで作りたいと決定しました。
###調べ段階
私が作ろうとするのはチャットシステム（？）に似てると思いました。
Robotとクライアント側がmessageを送ったり受け取ったりする感じです。

ここで人気のWebSocketプロトコルを使えば出来るかも！と思いました。

WebSocketはTCPの上に行われるfull-duplex(全二重?)通信です。
HTTPのようにメッセージを送るたびに通信を切るのではなく通信を保持します。

Django ChannelsはHTTP基盤のDjangoフレームワークにWebSocketの通信手段を加えます。

DjangoとDjango Channelsを使うことでHTTPでクライアントにキレイなインタフェースを転送し、WebSocketでメッセージをリアルタイムで交換できることがわかりました。

クライアント側からWebSocketメッセージをもらったらDjangoChannelsはconsumerクラス(そのメッセージを処理するclass)にメッセージを送ります。
consumer達でgroupを作りそのgroup内でメッセージを共有することも可能です。
###仕組み
色々調べて読んだ結果こんな仕組みを考えました。