本記事はNode-RED Advent Calendar 2019 19日目の記事です。
#概要
ラピッドプロトタイピング用モーターKeiganMotorをNode-REDから操作する方法を紹介します。
KeiganMotorとは「ラピッドプロトタイピング」（迅速な試作）用に開発された、無線モジュールやセンサーが全て一体化され、位置制御・トルク制御等がコマンドで制御できる「モーターモジュール®」です。
本記事では以下の内容を紹介します。
- RaspberryPi上のNode-RED用からKeiganMotorを制御できるノードのインストール方法。
- 回転、停止、距離を指定して往復運動を行うフローの作成。
- ReSpeakerとKeiganMotorを使用した例。
サンプルのフロー、ソースコードは記事の最後尾に掲載しています。
##作業環境
- Raspberry Pi 3 B+
- Node-RED v1.0.2
- Node.js v10.16.3
##node-red-contrib-keigan-motor-sequencerのインストール
「パレットの管理」＞「ノードを追加」から
「node-red-contrib-keigan-motor-sequencer」で検索してインストールします
インストールに成功すると、左側のノードに「Keigan Motor」カテゴリ内に2つのノードが出てきます。
インストール直後はUSBを認識しない場合があります。その場合はraspberry Piを再起動して下さい。
- USB Selector
- USB接続したKeiganMotorを検出し接続するノード。接続したモーターを出力する。
- Sequencer
- モーターを操作するコマンドが設定でき、入力から送られてきたモーターに対して設定したコマンド操作を行う。「USB Selector」の後方に繋いで使用する。
##モーターの準備
KeiganMotorの給電ポート(USB Type-C)をバッテリーに、通信用ポート(USB MicroB)をRaspberry Piに接続します。
モバイルバッテリーの場合、過充電防止の為、モーターの負荷が高くなると、給電を停止する物が多いです。
負荷の高い動作や、車輪に使う場合は、3A出力の物やUSB充電器等の使用をお勧めします。
##取りあえず回してみる
フローに「inject」「USB Selector」「Sequencer」ノードを以下のように配置し、Sequencerノードの設定パネルで以下のようにします
- USB Selectorの入力オプション
-
- USB Selectorノードの入力msg.payloadに"scan"（injectノードに"scan"）を設定する事で、Raspiに接続されているUSBモーターをNode-REDに認識させます。
- モーターが認識されている場合は「USB Selector」に検出したモーター名が表示されます。一度認識すれば、Node-REDが再起動するまで有効です。
- フロー上のUSB Selector設定パネルのスキャンでも認識しますが、Node-REDを起動させて自動実行する場合には、必要になります。
#####Sequencerノード
Sequencerノードのモーターコマンドは設定パネルからGUIで選択できます。
- {"cmd":"cmdEnable"}
- モーターの動作を許可する（安全装置。一度設定すれば、再起動するまで有効）
- {"cmd":"cmdRun_rpm","arg":[10]}
- 速度設定 10rpmで回転
続いてモーターの停止フローも作成します
- {"cmd":"cmdStop"}
- モーターの動作を止める（その場で停止・磁力がかかり固まる）
- {"cmd":"cmdDisable"}
- モーターへの通電を止める（その場で停止・空転する）
#####完成した物はこちら(YouTube)
「回転開始」「停止」で動作を確認（モーターが認識されていない場合は先に「scan」を押す）
##往復運動をさせる
一定の距離の往復を繰り返してみます。
以下のようにUSB Selector、Sequencerノードを繋ぎます。
- cmdMoveByDistanceSync（移動先座標,移動速度,タイムアウト）
- 移動先の座標に移動を完了したら、次のノードを実行します。 従って、2つの「cmdMoveByDistanceSync」ノードに移動先の上限・下限を指定してループで繋ぐと、モーターが往復運動をおこないます。 単位はradianで以下の例では、左1回転(6.28)、右1回転(-6.28)の合計2回転分を往復します。
注意点として「エラー時にメッセージの伝播を停止する」のチェックは必ず入れて下さい。
Sequencerノードは入力があった場合、直ちにコマンドを実行して、その結果を出力します。
上記の場合、ノードがループして接続されている為、失敗した場合にも失敗の結果が出力され、無限ループに陥ります。
#####完成した物はこちら(YouTube)
##応用 （音の方向に追従）
これだけだと面白くないので、ReSpeaker Mic Array v2.0と組み合わせて、音の方向を向くようにしてみました。
ReSpeakerは複数のマイクを組み合わせて、音声を正確にキャプチャーする事が可能なデバイスです。ReSpeakerには音声の方向を出力するAPIがあるので、今回はそれを使用してモーターの座標にマップしました。
ReSpeakerの音声方向の取得には以下の記事を参考にpythonで方向のみを出力するスクリプトを作成し、execノードで値を取得しています。
https://tech.motoki-watanabe.net/entry/2018/09/02/034951
音声方向の取得部分のソースコードを一式アップしますので、ReSpeaker Mic Array v2.0をお持ちの方は試してみて下さい。
https://cdn-awscloudfrontorigin.keigan-motor.com/sample/usb_4_mic_array.zip
- /home/pi/usb_4_mic_array にアップロード
-
$sudo pip3 install pyusbでpythonの依存ライブラリのインストール
#####完成した物はこちら(YouTube)
##フロー
今回作成したフローです
回転・往復運動.json
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音の方向に追従.json
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##参考