Raspberry Piに360度回転するサーボモーターを取り付けて移動できるようにする

趣旨 : ラズパイを移動できるようにしよう!

Raspberry Piを移動できるようにすると、作れるモノが増えて楽しいです。移動できるようにするためには、ロボットキットなどを購入する方法もありますが、部品をいくつか購入して、自作することもできます。

作業手順

1. Raspberry Piの初期設定 (他にたくさん記事があるので、ここでは書きません)
2. 必要な部品をそろえる
3. ボディの作成
4. GPIOの制御
5. おまけ (Flaskでウェブから操作できるようにする)

2. 必要な部品をそろえる

必要な部品
- Raspberry Pi
- MicroSDカード
- Raspberry Pi用ケース
- バッテリー(Anker PowerCore 10000)
- MicroUSBケーブル
- MDF4mm
- タイヤ付き360度サーボモーター(FS90R)
- M3-10mmトラスネジ x 4
- M3ナット x 4
- M2-10小ネジ x 4
- M2ナット x 4

Raspberry Piを持っていれば、追加で購入するのは、Raspberry Pi用のケース、モバイルバッテリー、360度サーボモーター、ネジ類です。

3. ボディの作成

Githubのページにボディのデータを置いているのでお使いください。ボディのデータはpdfになっているので、このデータをレーザー加工業者に渡すか、レーザー加工サービスが利用できる場所で加工します。素材は厚さが4mmであれば何でもよいです。上の写真はMDFを利用しています。デザインデータは上の部品表に載せているバッテリーとRaspberry Pi用のケースを利用してつくるように設計しています。他のケースやバッテリーを使うとサイズが合わないのでご注意ください

レーザー加工ができるサービスの例
- グラフィック
- FabCafe
- MakerSpace / HackerSpace

4. GPIOの制御

Raspberry PiのGPIOをPythonで制御するようにしました。PythonでGPIOを制御するためのライブラリはいくつかあるようで、最初Rpi.GPIOライブラリを利用しましたが、360度サーボの正転、逆転が指定した方向と逆に動くことがありました。そのためpigpioというライブラリを利用します。pigpioのインストール手順は以下の通り。

sudo apt install pigpio
sudo pip3 install pigpio
# デーモンを動かす
sudo pigpiod

pigpioはデーモンを動かす必要があるので、sudo pygpiodを実行して、デーモンを動かした状態でPythonから利用します。

以下のようなスクリプトを書いてテストします。Python3を使ってます。2秒間正転、2秒間逆転して、止まります。

import pigpio
import time

# サーボモーターをGPIOの18につないで使います
servo = 18

pi = pigpio.pi()

# ピンを出力に設定
pi.set_mode(servo, pigpio.OUTPUT)

# 2秒間正転 (FS90Rは1msのパルスで正転)
pi.set_servo_pulsewidth(servo, 1000)

time.sleep(2)

# 2秒間逆転 (FS90Rは2msのパルスで逆転)
pi.set_servo_pulsewidth(servo, 2000)

time.sleep(2)

# 停止 (FS90Rは1.5msのパルスで停止)
pi.set_servo_pulsewidth(servo, 1500)

# 終了
pi.stop()

サーボモーターの仕様はAdafruitのページに載ってます。
https://www.adafruit.com/product/2442

5. おまけ (Flaskでウェブから操作できるようにする)

import pigpio
import time

from flask import Flask, redirect, render_template, url_for

app = Flask(__name__)


@app.route('/')
def home():
    return render_template('index.html')


@app.route('/forward')
def forward():
    pi.set_servo_pulsewidth(left_out, 1000)
    pi.set_servo_pulsewidth(right_out, 2000)
    time.sleep(2)
    pi.set_servo_pulsewidth(left_out, 1480)
    pi.set_servo_pulsewidth(right_out, 1480)
    return redirect(url_for('home'))


@app.route('/backward')
def backward():
    pi.set_servo_pulsewidth(left_out, 2000)
    pi.set_servo_pulsewidth(right_out, 1000)
    time.sleep(2)
    pi.set_servo_pulsewidth(left_out, 1480)
    pi.set_servo_pulsewidth(right_out, 1480)
    return redirect(url_for('home'))


@app.route('/right')
def right():
    pi.set_servo_pulsewidth(left_out, 2000)
    pi.set_servo_pulsewidth(right_out, 2000)
    time.sleep(0.3)
    pi.set_servo_pulsewidth(left_out, 1480)
    pi.set_servo_pulsewidth(right_out, 1480)
    return redirect(url_for('home'))


@app.route('/left')
def left():
    pi.set_servo_pulsewidth(left_out, 1000)
    pi.set_servo_pulsewidth(right_out, 1000)
    time.sleep(0.3)
    pi.set_servo_pulsewidth(left_out, 1480)
    pi.set_servo_pulsewidth(right_out, 1480)
    return redirect(url_for('home'))


if __name__ == '__main__':
    pi = pigpio.pi()

    left_out = 18
    right_out = 19

    pi.set_mode(left_out, pigpio.OUTPUT)
    pi.set_mode(right_out, pigpio.OUTPUT)

    app.run(host='0.0.0.0', port=80)

終わりに

Githubにデータとスクリプトを置いてます。