やりたいこと

最終目標

二足歩行ロボット Rapiro の制御を、標準の Arduino IDE（C/C++）ベースから、JavaScript（Node.js）ベースに移植し、Rapiro を IoT デバイスっぽくする

かつ、PCでの制御ではなく、Rapiro 内部に搭載した Raspberry Pi での制御とし、完全無線化を図る
全機能の移植が難しくとも、最低限、10個の基本動作は移植・再現する

可能な限り、書籍「二足歩行ロボット工作＆プログラミング（リックテレコム）」の改造内容も移植する

距離センサの搭載
静電容量タッチセンサの搭載など

この Rapiro をベースに、さらに賢そうな遊び方を模索する

今回 [1] の目標

Rapiro 内部への Raspberry Pi の搭載
Node.js + johnny-five での動作テスト
サーボが制御できることを確認し、直立状態に校正
LEDが制御できることを確認し、任意の色で発光

方法

機材

Rapiro（組み立てマニュアルに従って組み立て済のもの）
あらかじめ標準プログラム（ファームウェア）で各サーボのトリム調整をし、トリムの値を控えておく
Rapiro 用 ACアダプタ（スイッチサイエンスで動作確認済のもの）
将来的な運用時には電池も使うが、開発時は電源ON状態が長くなるためACアダプタを使用
Raspberry Pi 3 Model B
NOOBS_v2_1_0 をインストール済
SSH や VNC によるリモート操作の設定済
無線LAN 設定・接続済
シリアル通信の設定済（こちらの手順で）
Node.js のインストール済（こちらの手順で）
PC（Windows10、Arduino IDE が動けばなんでもよい）
USBケーブル（Micro-B、Rapiro メイン基板に StandardFirmata を書き込むため）

手順

Raspberry Pi 3 Model B を Rapiro に搭載

Rapiro の Wiki ページの通りに加工して搭載（Model B 用のアタッチメントも付属していましたが、今回は使いませんでした）
Rapiro メイン基板から生えているケーブルの6ピンコネクタを、Raspberry Pi の GPIO に接続（具体的には以下の画像をご参考まで）

Rapiro メイン基板に StandardFirmata を書き込む

Rapiro の電源（Raspberry Pi にも供給される）は切っておく
Rapiro メイン基板とPCをUSBケーブルで接続し、Arduino IDE で StandardFirmata を書き込む
ボードは「Arduino/Genuino Uno」を選択
書き込みが終わったらUSBケーブルを抜く
Rapiro メイン基板の仕様（サーボやLEDのピン番号など）を勉強しておく

サーボとLED制御テスト用のコードを書く

Rapiro（Raspberry Pi）の電源を入れ、Raspberry Pi 上で以下のコードを作成（またはPCで作成して Raspberry Pi に FTP する）
例として home/pi/rapiro_test/app.js として作成
控えておいたトリムの値を、変数 trim に入れる

app.js

// Rapiro制御ボードをNode.jsで制御
// Raspberry Pi 版　2017.01.08　by mkoku
// 　・全サーボを初期状態（直立）にする
// 　・LEDを適当な色にする

'use strict';                       // 厳格モードにする

const five = require('johnny-five'); // johnny-fiveモジュールを使う
const rapiro = new five.Board({     // Rapiro制御ボードを取得
    port: '/dev/ttyAMA0'            // ポート名（環境による）
});

const SVONUM = 12;                  // サーボの個数
let   servo = [];                   // サーボアレイオブジェクト
const pinServoDC = 17;              // サーボに電源供給しているピン番号（17=A3ピン）

const LEDNUM = 3;                   // LEDの個数（RGB）
let   led = [];                     // LEDアレイオブジェクト

const trim = [                      // サーボのトリム（微調整、個体に依存）
     -7,  2,  0,  0,  0,  0,  0,  0,-10,  6,  9,-12
];

const stand = [                     // サーボの初期位置（直立状態）
     90, 90,  0,130, 90,180, 50, 90, 90, 90, 90, 90 
];

let   ledBrightness = [             // LEDの各色の強さ [R, G, B]
    0, 0, 0
];


rapiro.on('ready', function() {     // Rapiro制御ボードがreadyなら

    // サーボの接続
    servo[0]  = new five.Servo(10); //  0: 頭部・回転    （左0     90  右180）
    servo[1]  = new five.Servo(11); //  1: 腰部・回転    （左0     90  右180）
    servo[2]  = new five.Servo(9);  //  2: 右肩・上下    （上180   0   下0）
    servo[3]  = new five.Servo(8);  //  3: 右肩・開閉    （開40    130 閉130）
    servo[4]  = new five.Servo(7);  //  4: 右手・開閉    （開120   90  閉70）
    servo[5]  = new five.Servo(12); //  5: 左肩・上下    （上0     180 下180）
    servo[6]  = new five.Servo(13); //  6: 左肩・開閉    （開130   50  閉40）
    servo[7]  = new five.Servo(14); //  7: 左手・開閉    （開70    90  閉120）
    servo[8]  = new five.Servo(4);  //  8: 右脚・回転    （外股180 90  内股0）
    servo[9]  = new five.Servo(2);  //  9: 右足・捻り    （外裏180 90  内裏0）
    servo[10] = new five.Servo(15); // 10: 左脚・回転    （外股0   90  内股180）
    servo[11] = new five.Servo(16); // 11: 左足・捻り    （外裏0   90  内裏180）
    // サーボへの電源供給開始
    this.pinMode(pinServoDC, five.Pin.OUTPUT)
    this.digitalWrite(pinServoDC, 1);
    // 各サーボをrapiroの初期位置（直立）へ
    for (let s = 0; s < SVONUM; s++) {
        servo[s].to(stand[s] + trim[s]);
    }

    // LEDの接続
    led = new five.Leds([6, 5, 3]); // [R, G, B]
    // LEDの色を変更
    ledBrightness = [255,  0,  0];  // 好みの色に設定 [R, G, B] (0-255)
    for(let l = 0; l < LEDNUM; l++) {
        led[l].brightness(ledBrightness[l]);
    }

});

動作確認

johnny-five をインストール

pi@raspberrypi:~ $ npm install johnny-five

Raspberry Pi で以下のように実行

pi@raspberrypi:~/rapiro_test $ node app.js

Rapiro のサーボに通電され、直立し、目のLEDが指定した色に光ればOK

少し解説

Rapiro では、サーボへの電源が常時流れているのではなく、17番ピンから供給されているようで、サーボを動かす時は、17番ピンのデジタル出力をHIGH(1)にする必要があります
はじめ johnny-five の Servos オブジェクト（複数のサーボを一括でアタッチできる）を使おうとしましたが、なぜかうまく動かなかったので、Servo オブジェクトでひとつひとつアタッチしました
それ以外は特に難しい部分はないと思います

まとめ

大きくつまずくことなくできました。
次回 [2] では、ポージングのプログラムと、ブラウザから操作できる簡易なユーザインタフェースを作りたい考えです。

最新コードは以下にあります。
https://github.com/mkokubun/rapiro.js