はじめに
ここでは，Arduino UNOを使って「EEZYbotARM mk1」を動かしてみます．
ただし，今回はラジコンサーボの角度を変化させることはなく，ニュートラル角度で固定したままです．
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※本ページは実験のテキストです．
概要
前回は「 Adafruit PWM Servo Driver Library 」がインストールされていることを確認しました．
今回はこのライブラリを使って，ラジコンサーボが搭載されたロボット「EEZYbotARM mk1」を動かしてみます．
配線の接続
ACアダプタをPCA9685シールド基板に挿してください．
既にI2Cの動作テストのプログラムを書き込んであるので，暴走する危険はありません．
※注意
ACアダプタを挿すのは，Arduino UNO本体ではありません．PCA9685シールド基板の方です．
コネクタが同じなので，挿すことはできるのですが，
Arduino UNO側に電力を供給しても，ラジコンサーボに電力が供給されないのでモータが動きません...
スケッチを書き込む
では、Adafruit PWM Servo Libraryを使って，EEZYbotARMを動かしてみましょう。
メニューバーから[ファイル]-[新規ファイル]をクリックし、新しいプログラムを書く準備をしてください。
以下のプログラムを打ち込み、コンパイル/実行してみましょう。
ファイル名は 9685_servo_test.ino としました。
// ライブラリの読み込み
#include <Wire.h> // I2C通信
#include <Adafruit_PWMServoDriver.h> // PCA9685でサーボを動かすライブラリ
// サーボのパルス幅(μs)
#define SERVO_MIN 800 // 最小パルス幅
#define SERVO_CENT 1500 // ニュートラル(センター)
#define SERVO_MAX 2200 // 最大パルス幅
// ロボットアームのピン番号
#define SERVO0_YAW 0
#define SERVO1_LINK1 1
#define SERVO2_LINK2 2
#define SERVO3_HAND 3
// サーボ制御クラスの作成
Adafruit_PWMServoDriver Servo = Adafruit_PWMServoDriver(0x40); // PCA9685のI2Cアドレスは0x40番地
// 初期化関数
void setup() {
// PWM Servoドライバを初期化する
Servo.begin();
// PWM周波数を50Hzに設定する
Servo.setPWMFreq(50);
delay(1000);
// それぞれのサーボにパルス幅(マイクロ秒)を与える
Servo.writeMicroseconds(SERVO0_YAW, 1500);
Servo.writeMicroseconds(SERVO1_LINK1, 1500);
Servo.writeMicroseconds(SERVO2_LINK2, 1500);
Servo.writeMicroseconds(SERVO3_HAND, 1500);
delay(100); // 待ち時間
}
// ループ関数
void loop() {
// 今回はなにもしない
}
動作テスト
Arduinoに書き込みが終わると，ロボットアームに力が入って動きます．
今回は全てのサーボをニュートラル位置(1500マイクロ秒)にするだけなので，連続して動くことはありません．
もし，ロボットアームが変な姿勢になっていたら，サーボがズレているかもしれないので，担当の先生に申し出てください．
プログラム解説
それではプログラムを解説していきます．
準備
まずはプログラムの冒頭部分で，
I2C通信をするためのWire.hと，AdafruitのライブラリAdafruit_PWMServoDriver.hをインクルードしています．
前回インストールしたライブラリは，#includeすることで使えるようになるのです．
// ライブラリの読み込み
#include <Wire.h> // I2C通信
#include <Adafruit_PWMServoDriver.h> // PCA9685でサーボを動かすライブラリ
// サーボのパルス幅(μs)
#define SERVO_MIN 800 // 最小パルス幅
#define SERVO_CENT 1500 // ニュートラル(センター)
#define SERVO_MAX 2200 // 最大パルス幅
// ロボットアームのピン番号
#define SERVO0_YAW 0
#define SERVO1_LINK1 1
#define SERVO2_LINK2 2
#define SERVO3_HAND 3
// サーボ制御クラスの作成
Adafruit_PWMServoDriver Servo = Adafruit_PWMServoDriver(0x40); // PCA9685のI2Cアドレスは0x40番地
次に，サーボのパルス幅の下限値・ニュートラル値・上限値を#defineで宣言しています．
また，サーボのピン番号も#defineで宣言しています．
#define はプログラム中で「置換」される機能です．変数の宣言ではありません．
変数は値が変化しますが，固定値で変えることのない数値を使う場合に#defineというマクロ機能を使って書くことがあります．
例えば，#define SERVO0_YAW 0と書いてあるので，"SERVO0_YAW"という文字列があったら"0"に置き換えろ，と指示していることになります．
初期化関数の中でServo.writeMicroseconds(SERVO0_YAW, 1500);と書いているので．
コンパイルする前にその部分が置換され，Servo.writeMicroseconds(0, 1500);という状態に変化します．
#defineの次に書く文字列は，小文字を混ぜることもできるのですが，
「この文字列は変数じゃなくて#defineマクロだよ」と言うことを明確にするために，
ワザと全て大文字で書くプログラマが多いです．
最後にAdafruit_PWMServoDriverクラスの実体(インスタンス)としてServoを作っています．
その際にインスタンスの中身の初期化作業を行うため，
Servo = Adafruit_PWMServoDriver(0x40);
としてPCA9685のI2Cアドレスである0x40を引数として渡しているのがわかります．
こう書くことで，クラスが0x40番地との通信を勝手にやってくれます．
I2C通信の何たるかを理解する必要が無いので，便利です．
初期化関数
次は初期化関数です．
まずはインスタンスServoを使って，ラジコンサーボを動かすための初期設定をしています．
Servo.begin()は必ず最初に呼ぶ必要があります．
ラジコンサーボの信号 で解説しましたが，
サーボ信号は20ミリ秒おき，すなわち50Hzなので，
Servo.setPWMFreq(50)でパルス周期を50Hzに設定しています．
// 初期化関数
void setup() {
// PWM Servoドライバを初期化する
Servo.begin();
// PWM周波数を50Hzに設定する
Servo.setPWMFreq(50);
delay(1000);
// それぞれのサーボにパルス幅(マイクロ秒)を与える
Servo.writeMicroseconds(SERVO0_YAW, 1500);
Servo.writeMicroseconds(SERVO1_LINK1, 1500);
Servo.writeMicroseconds(SERVO2_LINK2, 1500);
Servo.writeMicroseconds(SERVO3_HAND, 1500);
delay(100); // 待ち時間
}
初期設定が終わった後でServo.writeMicroseconds関数を使って，
EEZYbotARM mk1の４つのサーボにパルス幅を与えています．
今回は全てのサーボを1500マイクロ秒にしました．ニュートラルの値に固定しています．
他の角度になることはありません．
ループ関数
次はループ関数です．
// ループ関数
void loop() {
// 今回はなにもしない
}
なんと今回はループ関数の中身は 空 です(^^;
繰り返して実行する作業がない場合は，今回のように空にしてしまう使い方もあるのです．
まとめ
今回は「 Adafruit PWM Servo Driver Library 」を使って「EEZYbotARM mk1」を動かしてみました．
ですが，１つの決まった姿勢になるだけでは全然面白くないですね．
各関節を自由に動かしてみたいところです．
おわりに
これでEEZYbotARMの動作テストは完了です．
次回はシリアル通信で動かしてみます．
目次 へ戻って次の作業を行ってください。