Rover講座08 Roboclawの設定をする

環境

この記事は以下の環境で動いています。

項目	値
CPU	Core i5-8250U
OS	Windows10
Basicmicro Motion Studio	1.0.0.75

項目	値
Board	boroclaw 2x7A
FW Version	4.2.8

概要

移動ロボットの足となる、駆動系部品の組み立てや、モータードライバーであるRoboclawの設定を行います。
ここでは、Pololuのエンコーダー付きギアモーターをRoboclaw経由で駆動することを目標にします。

予備知識

エンコーダー付きモーター

自律ロボットを作成するためにはタイヤを駆動するモーターはエンコーダー付きが必須です。エンコーダーによって正確なタイヤの移動量が分かるために、正確なオドメトリーを計算できます。
また、エンコーダーで正確な回転速度を取得できるために、駆動軸を速度制御することが出来ます。
Pololu 37Dモーターではモーター側（ギアで減速前）は1周64パルスのエンコーダーがついています。今回は70:1のギアを使うので、減速後は1周4480(70x16)パルスのエンコーダーになります。

Roboclaw

モータードライバとモーターコントローラーが一体となった基板です。エンコーダーをフィードバックした速度制御を行えて、USBやRC信号といった多様なIFにも対応しています。USB経由で制御の設定をすることが出来ます。

PowerDistributeBoard

配電盤に当たるもので、以下の機能を持ちま鵜s。

• バッテリーの電源を分配する
• バッテリーの電圧・電流を計測する
• 5Vの電圧を生成

色々なボードが販売されてこれのようなものが良く売られていますが、今回はこれを使います。
Pixhawkの裏に貼れるようになっているボードです。

前提条件

以下の機器が必要です。

• WindowsPC
• USBA-mictoB
• Pixhawk
• PowerDistributionBoard(Dumperプレート形式)
• Roboclaw（モータードライバ）
• 電源系部品
  • Makitaバッテリー
  • スイッチ
  • フューズ
• エンコーダー付きギアモーターx2
  • https://www.pololu.com/product/4694
• Futaba(以前の記事で設定済み)
• 駆動配線基板部材

手順

PowerDistributionBoardの配線、取付

電源系・駆動系の接続

• 最終的に以下のような電気的接続になるように、ここまでで作った基板やケーブルを接続する。
• Roboclawの配線でモーター1が進行方向左側のモーター、モーター2が進行方向右側のモーターに対応する。

Basicmicro Motion Studioのインストール

• WindowsPCにてbasicmicroのWebサイトより「BasicMicro Motion Studio」をダウンロードする。
• インストーラーを開き指示に従ってインストールする。

Roboclawとの接続、配線の確認

• Basicmicro Motion Studioを起動する。
• デバイス接続と接続する。
  • 「Attached Device」の中から接続しているものを選ぶ。
  • 「Connect Selected Unit」を押す。
• 左側の「General Settings」メニューを選択する。
  • 「Setup」グループの「Control Mode」を「RC」にします（PixhawkからのPWM信号を受けてモーターを駆動する）。
  • 「Enable Encoder 1/2 in RC/Analog Mode」にチェックを入れる（チェックなしではRC信号に比例したPWM出力をする。ありでは速度制御をする）。

• 「PWM Setting」メニューを選択する。
  • 左側モーター(M1)の確認
    • ControlグループのMotor1のスライダーを上に上げる。左側モーターが「機体が前進する方向」に回っているか確認する。
      • 軸から見て反時計回り方向
      • 回転方向が逆の場合は「General Settings」面ツーの「Motor」グループでタブで「M1」横の「Reverse」にチェックを入れる
    • この時エンコーダーの値（上部のM1 Speed）が正の値か確認する。
      • 負の値の場合は、「General Settings」メニューの「I/O」グループの「Encoder M1 Mode」の横の「Invert」にチェックを入れる。
      • +1,-1のように微妙に値が振動するだけの場合は、A相とB相のどちらかが断線しているため、配線を確認する
  • 右側モーター(M2)でも同様に行う。
    • 「機体が前進する方向」が正の値のため、右側モーターは駆動軸方向から見て時計回りが正であることに注意

• メニューバーの「Device」->「Write Settings」を押して設定をROMに書き込む。

速度制御のチューニング

• Basicmicro Motion Studioを起動する。
• デバイス接続と接続する。
• 「Velocity Sttings」メニューを選択する。
• M1(左側モーター)のチューニング
  • モーターが回転しても安全であることを確認して、AutoTuneの「Tune M1」を押す。
    • モーターが自動的に駆動された後に、Motor1の「Velocity P」、「Velocity I」の項目が自動で入力される。
• M1(左側モーター)のチューニング結果の確認する。
  • グラフビューで設定速度と現在速度をプロットする。ウィンドウ右の「Channels」で「Motor1 Setpoint」、「Motor1 Speed」を割り当てる。グラフの表示範囲から線がはみ出るときは横のScaleボタンを押す。
  • Controlグループの「Motor1」のスライダーを動かして、モーターを駆動する。
  • グラフビューをみて追従性を確認、場合によってはパラメーターを調整する。今回はM1/M2とも以下の数字に設定した。

項目	設定値	説明
Velocity P	2.2	ほぼチューニングでの値
Velocity I	0.5	ほぼチューニングでの値
Velocity D	0	D制御は使わない
QPPS	8960	最大回転速度、2回転/秒

• M2(右側モーター)でも同様の作業を行う

• メニューバーの「Device」->「Write Settings」を押して設定をROMに書き込む。

外部信号によるRoboclawの動作確認

• Futaba受信機とRoboclawのポートをサーボケーブルで接続する。

Futaba送信機の対応する軸	Futaba受信機のポート	Roboclawのポート
throttle(右スティック上下)	2	1
pitch(左スティック上下)	3	2

• Futaba送信機の電源を入れて、左右スティックを上下に動かすと、対応するモーターが駆動する。

参考

ArdupilotでのRoboclawの設定
Roboclaw AutoTuning

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