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@tomoyakamimura(Tomoya Kamimura)

RMD-X10をM5 Stackで動かす(1)

Posted at

MyActuator社制のBLDCモータ"RMD-X10"(https://www.myactuator.com/rmd-x) をM5Stacjから駆動する方法について．

はじめに

Boston Dynamics社SPOTやMIT cheetahなどの四足ロボットが開発され，一部は市場に出回るようになってきました．
この流れに乗ってか，小型・高出力のBLDCサーボが多く販売され始めています．しかも１台50,000円〜100,000円程度と安い．Dynamixel Xシリーズと同じくらいの価格帯ですね．非常に便利なので使ってみましょう．

今回は，2023年現在で最新版のモータードライバであるV3系列の使い方を説明します．

必要なもの

  • RMD-X10 (SwitchScienceで購入)
  • 電源装置(48V)
  • M5 Stack
  • M5 Stack COMMU

電源装置はある程度電流値を確保できるものが良いでしょう．筆者の環境ではTEXIO PSW-720L8を使用しました．

システムの構成は以下のようになります．
一般にCAN通信には終端抵抗が必要になりますが，今回は追加で終端抵抗を準備する必要はありません．
CAN_HとCAN_Lを逆に繋いでしまうと通信できませんので注意してください．

RMD_system.png

Arduino IDEの準備

まずは，M5 Stackのプログラミング環境を整えます．筆者は情弱なので，かんたんに書けるようにArduino IDEを使います．
(参考) https://docs.m5stack.com/

  1. Arduino IDEをインストールしましょう．
  2. Arduino IDEを起動し，「ファイル」から「環境設定」を開き，「追加のボードマネージャのURL」に" https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_index.json "を追記します．
  3. 「ツール」から「ボードマネージャ」を開きます．
  4. 「esp32」を検索し，「esp32 by Espressif Systems」をインストール(ver. 2.0.2で動作確認)
  5. 「ツール」から「ライブラリを管理」を選択して「ライブラリマネージャ」を呼び出します．
  6. 「M5stack」を検索し，「M5stack by M5stack」をインストール(ver. 0.3.9で動作確認)
  7. M5 StackをPCに接続し，「ツール」から「ボード」を展開し，"M5Stack-core-ESP32"を選択します．

次に，COMMUモジュールでCAN通信ができるようにmpc_canライブラリを追加します．
ただし，sparkfun社のArduino用CAN-Bus shieldのライブラリも同名ですので，ここではmpc_can_m5に変更します．

  1. C:\Users\ユーザー名\Documents\Arduino\libraries\M5Stack\examples\Modules\COMMUのMCP_CAN_lib.rarを解凍 (windows以外の方は同じディレクトリを探してください)
  2. 生成されたMPC_CAN_libフォルダをC:\Users\ユーザー名\Documents\Arduino\librariesに移動
  3. mcp_can.hをmcp_can_m5.hに変更
  4. mcp_can.cppをmcp_can_m5.cppに変更
  5. mcp_can_m5.hをエディタで開き，MCP_CANをMCP_CAN_M5に置換
  6. mcp_can_m5.cppをエディタで開き，MCP_CANをMCP_CAN_M5に置換
    あるいは， https://github.com/t-kamimura/RMDx8_m5stack をクローンし，以上の変更を済ませた"MPC_CAN_lib"フォルダを抜き出す．

RMD-X8のCANプロトコルを確認

https://www.myactuator.com/dowload からプロトコルをダウンロードして読みましょう．

動作確認用に，PIDパラメータを問い合わせるデータはこちら．

Data[0] Data[1] Data[2] Data[3] Data[4] Data[5] Data[6] Data[7]
0x30 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00

これを送ってやると，以下のようなデータが返ってきます．

Data[0] Data[1] Data[2] Data[3] Data[4] Data[5] Data[6] Data[7]
0x30 0x00 anglePID_KP anglePID_KI speedPID_KP speedPID_KI currentPID_KP currentPID_KI

今回は，このデータの送受信までやってみることにしましょう．

送受信プログラムを作る

下地となるプログラム

サンプルプログラムをベースにしましょう．
Arduino IDEを開き，「ファイル」から「スケッチ例」→「M5Stack」→「Modules」→「COMMU」→「CAN」のcommu_can_receiverとcommu_can_transmitterを開きます．
今回は，commu_can_receiverをベースにcommu_can_transmitterを合体させてプログラムを改造していきます．

「ファイル」から「名前を付けて保存」で，RMD-X10_test.inoとしてファイルを作っておきます．

ライブラリ名の変更

mpc_can.hを書き換えたので，このクラス関連の記述を修正します．

  1. 7行目の#include<mpc_can.h>を#include <mcp_can_m5.h>に変更します．
  2. 26行目のMCP_CAN CAN0(12);をMCP_CAN_M5 CAN0(12);に変更します．

受信プログラムの改造

サンプルプログラムでは，読み込みも書き込みも void test_can(); という関数名になっています．まずは受信する関数の名前を変更しましょう．

  1. 29行目のvoid test_can();をvoid read_can();に変更
  2. 81行目のvoid test_can(){をvoid read_can(){に変更
  3. 55行目のtest_can();をread_can();に変更

これで読み込み側は完成です．

送信プログラムの組み込み

commu_can_transmitterから，送信に関する部分を持ってきます．

  1. void read_can();の下にvoid write_can();を追加
  2. "commu_can_transmitter"のvoid test_can{~}（71行目から82行目）を全部コピーし，"RMD-X8_test"の最後の部分にペースト
  3. void test_can{~}の名前をvoid write_can{~}に変更
  4. void loop{~}内のread_can();のすぐ上にwrite_can();を追加
  5. write_can()が始まってすぐ下のbyte sndStat = CAN0.sendMsgBuf(0x100, 0, 8, data);をbyte sndStat = CAN0.sendMsgBuf(0x141, 0, 8, data);に変更（送り先アドレスを指定
  6. ）
  7. 14行目をbyte data[8] = {0x30, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00};に変更

これで完成です．出来上がったプログラムを以下に示します．

/*
  Please add MCP_CAN_LIB to your library first........
  MCP_CAN_LIB file in M5stack lib examples -> modules -> COMMU -> MCP_CAN_lib.rar
*/

#include <M5Stack.h>
#include <mcp_can_m5.h>
// #include "m5_logo.h"

/**
 * variable for loop
 */

byte data[8] = {0x30, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00};


/**
 * variable for CAN
 */
long unsigned int rxId;
unsigned char len = 0;
unsigned char rxBuf[8];
char msgString[128];                        // Array to store serial string

#define CAN0_INT 15                              // Set INT to pin 2
MCP_CAN_M5 CAN0(12);                               // Set CS to pin 10

void init_can();
void read_can();
void write_can();

void setup() {
  M5.begin();
  M5.Power.begin();
  Serial.begin(9600);
  Serial2.begin(9600, SERIAL_8N1, 16, 17);

//   M5.Lcd.pushImage(0, 0, 320, 240, (uint16_t *)gImage_logoM5);
  delay(500);
  M5.Lcd.fillScreen(BLACK);
  M5.Lcd.setTextColor(GREEN, BLACK);
  M5.Lcd.setTextSize(1);

  init_can();
  Serial.println("Test CAN...");
}

void loop() {
  if(M5.BtnA.wasPressed())
  {
    M5.Lcd.clear();
    M5.Lcd.printf("CAN Test A!\n");
    // M5.Lcd.pushImage(0, 0, 320, 240, (uint16_t *)gImage_logoM5);
    init_can();
    Serial.println("Test CAN...");
  }
  write_can();
  read_can();
  M5.update();
}

void init_can(){
  M5.Lcd.setTextSize(1);
  M5.Lcd.setCursor(0, 10);
//   M5.Lcd.pushImage(0, 0, 320, 240, (uint16_t *)gImage_logoM5);
  delay(500);

  M5.Lcd.printf("CAN Test A!\n");
  M5.Lcd.printf("Receive first, then testing for sending function!\n");

  // Initialize MCP2515 running at 16MHz with a baudrate of 500kb/s and the masks and filters disabled.
  if(CAN0.begin(MCP_ANY, CAN_1000KBPS, MCP_8MHZ) == CAN_OK)
    Serial.println("MCP2515 Initialized Successfully!");
  else
    Serial.println("Error Initializing MCP2515...");

  CAN0.setMode(MCP_NORMAL);                     // Set operation mode to normal so the MCP2515 sends acks to received data.

  pinMode(CAN0_INT, INPUT);                            // Configuring pin for /INT input

  Serial.println("MCP2515 Library Receive Example...");
}

void read_can(){
  if(!digitalRead(CAN0_INT))                         // If CAN0_INT pin is low, read receive buffer
  {
    CAN0.readMsgBuf(&rxId, &len, rxBuf);      // Read data: len = data length, buf = data byte(s)

    if((rxId & 0x80000000) == 0x80000000)     // Determine if ID is standard (11 bits) or extended (29 bits)
      sprintf(msgString, "Extended ID: 0x%.8lX  DLC: %1d  Data:", (rxId & 0x1FFFFFFF), len);
    else
      sprintf(msgString, "Standard ID: 0x%.3lX       DLC: %1d  Data:", rxId, len);

    Serial.print(msgString);
    M5.Lcd.printf(msgString);
    if((rxId & 0x40000000) == 0x40000000){    // Determine if message is a remote request frame.
      sprintf(msgString, " REMOTE REQUEST FRAME");
      Serial.print(msgString);
    } else {
      for(byte i = 0; i<len; i++){
        sprintf(msgString, " 0x%.2X", rxBuf[i]);
        Serial.print(msgString);
        M5.Lcd.printf(msgString);
      }
    }
    M5.Lcd.printf("\n");
    Serial.println();
  }
}

void write_can(){
  // send data:  ID = 0x100, Standard CAN Frame, Data length = 8 bytes, 'data' = array of data bytes to send
  byte sndStat = CAN0.sendMsgBuf(0x141, 0, 8, data);
  if(sndStat == CAN_OK){
    Serial.println("Message Sent Successfully!");
    M5.Lcd.printf("Message Sent Successfully!\n");
  } else {
    Serial.println("Error Sending Message...");
    M5.Lcd.printf("Error Sending Message...\n");
  }
  delay(200);   // send data per 200ms
}

動かしてみる

M5 stackにプログラムを書き込み，モーターとつないで電源を投入します．
モーターからデータが返ってきていたら成功です．

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