Raspberry piで2足歩行ロボットの作成④「Python Adafruit_PCA9685ライブラリでモーションの作成」

前回、ロボットの足にあたるサーボモーターを組み立てて、足と胴体をくっつける「ロボットの骨格」を作成しました。↓

Raspberry piで2足歩行ロボットの作成③「３Dプリンターがないので段ボールで2足歩...

https://denkenmusic.com/raspberry-piで2足歩行ロボットの作成③「３dプリンターが

前回、webiopiでブラウザからi2c制御でサーボモーターを動作させました。↓　今回は、サーボモーターを組み立てて「ロボットの骨格」を作成したいと思います。本当はCAD使って３Dプリンターでカッコイイのを作りたいのですが、３Dプリンターは持ってないし、CADも使えません。（汗）したがって、必殺技を使うことにします。ええ、そうです、　「段ボール」を使います。☆⌒d(´∀｀)ノ　本格的なやつじゃないしね、３Dプリンターとかはもっとレベル上がってからでいいでしょう。基礎を覚えてからですよ、そんなのは。。（単にお金が無いだけ...

今回は、このロボットをプログラムで歩かせたいと思います。

最終的にはwebiopiでブラウザからの操作を考えているので、deviceInstanceのライブラリを使ってモーションを作成したい所ですが、こちらは微調整するのにいちいち再起動する必要があったので、ある程度の所まではAdafruit_PCA9685ライブラリを使用して開発していく事にします。

Pythonのプログラムですので、ラズパイにプリインストールされている「Thonny Python IDE」などのエディタを使えばイイと思います。

なお、開発環境については第１回目の記事でまとめているので、参考にして下さい。↓

ヘルニアクソ野郎エンジニアblog

Raspberry piで2足歩行ロボットの作成①「とりあえずI2Cでサーボモーターを動かして...

https://denkenmusic.com/raspberry-piで2足歩行ロボットの作成①「とりあえずi2cでサ

今回から、「ラズベリーパイを使った2足歩行ロボット」の作成をまとめていこうと思います。おおまかな構成は、過去記事をご参照願います。↓　最終的には、ラズパイに立てたWEBサーバー（webiopi）にブラウザでアクセスし、そこからロボットを操作できるようなものに仕上げる予定です。↓今回は、とりあえず「I２Cで複数のサーボモーターを動かす」をやってみようと思います。サーボモーターはPWMで回転角度を制御しますが、ラズパイには正確にPWM制御ができる「ハードウェアPWM」のGPIO出力ピンが１つ（２つだっけ？）しかありません。...

で、モーションの元となる「モーション図」みたいなやつですが、ググれば山ほど出てくるのでここでは割愛いたしますm(__)m

ちなみに以下のプログラムのモーションはオリジナルですので、少々変な動作にはなっていますが、そこは愛嬌ということでよろしくネ♡

1 モーションプログラム
- 1.1 test.py
2 プログラムの実行

モーションプログラム

test.py

import time
import Adafruit_PCA9685

pwm = Adafruit_PCA9685.PCA9685()
pwm.set_pwm_freq(60)

def FW():
    pwm.set_pwm(3, 0, 300)  #R up
    pwm.set_pwm(1, 0, 310)
    time.sleep(0.5)
    pwm.set_pwm(0, 0, 370)
    pwm.set_pwm(2, 0, 370)
    time.sleep(0.5)
    pwm.set_pwm(3, 0, 360) #R down
    pwm.set_pwm(1, 0, 370)
    time.sleep(0.5)
    pwm.set_pwm(1, 0, 430) #L up
    pwm.set_pwm(3, 0, 420)
    time.sleep(0.5)
    pwm.set_pwm(0, 0, 430)
    pwm.set_pwm(2, 0, 430)
    time.sleep(0.5)
    pwm.set_pwm(1, 0, 370) #L down
    pwm.set_pwm(3, 0, 360)
    time.sleep(0.5)
    
def BK():
    pwm.set_pwm(3, 0, 300)  #R up
    pwm.set_pwm(1, 0, 310)
    time.sleep(0.5)
    pwm.set_pwm(0, 0, 410)
    pwm.set_pwm(2, 0, 410)
    time.sleep(0.5)
    pwm.set_pwm(3, 0, 360) #R down
    pwm.set_pwm(1, 0, 370)
    time.sleep(0.5)
    pwm.set_pwm(1, 0, 430) #L up
    pwm.set_pwm(3, 0, 420)
    time.sleep(0.5)
    pwm.set_pwm(0, 0, 370)
    pwm.set_pwm(2, 0, 370)
    time.sleep(0.5)
    pwm.set_pwm(1, 0, 370) #L down
    pwm.set_pwm(3, 0, 360)
    time.sleep(0.5)

def RT():
    pwm.set_pwm(3, 0, 300)  #R up
    pwm.set_pwm(1, 0, 310)
    time.sleep(0.5)
    pwm.set_pwm(0, 0, 410)
    time.sleep(0.5)
    pwm.set_pwm(3, 0, 360) #R down
    time.sleep(0.5)
    pwm.set_pwm(0, 0, 370)
    time.sleep(0.5)
    pwm.set_pwm(1, 0, 370)
    time.sleep(0.5)
    
def LT():
    pwm.set_pwm(1, 0, 430) #L up
    pwm.set_pwm(3, 0, 420)
    time.sleep(0.5)
    pwm.set_pwm(2, 0, 370)
    time.sleep(0.5)
    pwm.set_pwm(1, 0, 370) #R down
    time.sleep(0.5)
    pwm.set_pwm(2, 0, 390)
    time.sleep(0.5)
    pwm.set_pwm(3, 0, 370)
    time.sleep(0.5)
    
def SET():
    pwm.set_pwm(1, 0, 370)
    time.sleep(1)
    pwm.set_pwm(0, 0, 390)
    time.sleep(1)
    pwm.set_pwm(3, 0, 360)
    time.sleep(1)
    pwm.set_pwm(2, 0, 390) 
    
while(True):
    print("0/forward, 1/back, 2/right, 3/left, 4/reset, 5~/TEST END")
    select = int(input("choice No:"))
    if select == 0:
        FW()
    elif select == 1:
        BK()
    elif select == 2:
        RT()
    elif select == 3:
        LT()
    elif select == 4:
        SET()
    else:
        exit()

import time

import Adafruit_PCA9685

pwm = Adafruit_PCA9685.PCA9685()

pwm.set_pwm_freq(60)

def FW():

pwm.set_pwm(3, 0, 300) #R up

pwm.set_pwm(1, 0, 310)

time.sleep(0.5)

pwm.set_pwm(0, 0, 370)

pwm.set_pwm(2, 0, 370)

time.sleep(0.5)

pwm.set_pwm(3, 0, 360) #R down

pwm.set_pwm(1, 0, 370)

time.sleep(0.5)

pwm.set_pwm(1, 0, 430) #L up

pwm.set_pwm(3, 0, 420)

time.sleep(0.5)

pwm.set_pwm(0, 0, 430)

pwm.set_pwm(2, 0, 430)

time.sleep(0.5)

pwm.set_pwm(1, 0, 370) #L down

pwm.set_pwm(3, 0, 360)

time.sleep(0.5)

def BK():

pwm.set_pwm(3, 0, 300) #R up

pwm.set_pwm(1, 0, 310)

time.sleep(0.5)

pwm.set_pwm(0, 0, 410)

pwm.set_pwm(2, 0, 410)

time.sleep(0.5)

pwm.set_pwm(3, 0, 360) #R down

pwm.set_pwm(1, 0, 370)

time.sleep(0.5)

pwm.set_pwm(1, 0, 430) #L up

pwm.set_pwm(3, 0, 420)

time.sleep(0.5)

pwm.set_pwm(0, 0, 370)

pwm.set_pwm(2, 0, 370)

time.sleep(0.5)

pwm.set_pwm(1, 0, 370) #L down

pwm.set_pwm(3, 0, 360)

time.sleep(0.5)

def RT():

pwm.set_pwm(3, 0, 300) #R up

pwm.set_pwm(1, 0, 310)

time.sleep(0.5)

pwm.set_pwm(0, 0, 410)

time.sleep(0.5)

pwm.set_pwm(3, 0, 360) #R down

time.sleep(0.5)

pwm.set_pwm(0, 0, 370)

time.sleep(0.5)

pwm.set_pwm(1, 0, 370)

time.sleep(0.5)

def LT():

pwm.set_pwm(1, 0, 430) #L up

pwm.set_pwm(3, 0, 420)

time.sleep(0.5)

pwm.set_pwm(2, 0, 370)

time.sleep(0.5)

pwm.set_pwm(1, 0, 370) #R down

time.sleep(0.5)

pwm.set_pwm(2, 0, 390)

time.sleep(0.5)

pwm.set_pwm(3, 0, 370)

time.sleep(0.5)

def SET():

pwm.set_pwm(1, 0, 370)

time.sleep(1)

pwm.set_pwm(0, 0, 390)

time.sleep(1)

pwm.set_pwm(3, 0, 360)

time.sleep(1)

pwm.set_pwm(2, 0, 390)

while(True):

print("0/forward, 1/back, 2/right, 3/left, 4/reset, 5~/TEST END")

select = int(input("choice No:"))

if select == 0:

FW()

elif select == 1:

BK()

elif select == 2:

RT()

elif select == 3:

LT()

elif select == 4:

SET()

else:

exit()

pwm.set_pwm()のインスタンスメソッドの第二引数が開始パルス、第三引数が終了パルスとなっていますが、ここの値でサーボモーターの角度が決まります。

ざくっと説明すれば、開始が０とすれば、「終了パルスが150＝0°」「終了パルスが500＝180°」となります。

したがって、サーボの位置を真ん中（90°）にしたければ開始0，終了が175になります。（ざくっと）

これを基準に、前後左右に歩かせるプログラムを作成していきます。

なお、今回使用しているサーボモーターは格安のレビュー最悪品ですので、初期位置をセンター（90°）にしていてもズレる事が多いので、そこは175の値を前後させて90°になるよう微調整します。

プログラムを実行すれば、インプット関数で数字を入力する画面になるので、任意の番号を入力します。

番号に応じて前進、後退、左旋回、右旋回、初期位置、の関数が実効されます。

終了時は、1～４以外のキーを入力すれば強制終了となります。

少々使い勝手が悪いかもしれないので、その辺は自由に改造して頂ければと思います。

プログラムの実行

作成したプログラムを実行すれば、下のように動作するはずです。

決してスムーズとは言い難いですので、気になる方は個人で自分好みに合わせたモーションに変更してください。

次回は、今回作成したプログラムをもとに、webiopiで使えるPythonプログラムを作成します。

モーションプログラム

test.py

プログラムの実行

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