Raspberry piで2足歩行ロボットの作成⑦【完成改】「モーション修正、サーボモーターの速度制御」

以前にRaspberry piで2足歩行ロボットを作成しました。↓

Raspberry piで2足歩行ロボットの作成⑥【完成】「ラズパイ、電源、ケーブル、サー...

https://denkenmusic.com/raspberry-piで2足歩行ロボットの作成⑥【完成】「ラズパ

前回、webiopi deviceInstanceライブラリでロボットの歩行プログラムを作成しました。↓　今回は胴体となる頭にラズパイや電源を収納して、2足歩行ロボットを完成させたいと思います。簡易的なロボットになりましたが、ラズパイを使った無線での2足歩行ロボは巷にあまり無い（多分。。）と思いますので、この6回に渡りまとめてきた記事が、なにか少しでもお役に立てたなら嬉しい限りです。　加工ケーブル通しの穴サーボモーターのケーブルを胴体に収納させたいので、胴体の裏面（足側の後ろ辺り）に適当な穴を開け、そこからサーボモー...

上記の過去記事ではとりあえず完成を目指していたので、まともなモーションやサーボモーターの速度制御は行っていませんでした。

今回はその辺を修正する時間が出来たので、ここでまとめておこうかと思います。

1 足周りの修正
2 モーションの修正
3 サーボモーターの速度制御
4 python
5 完成

足周りの修正

過去記事ではとりあえず足の部分も段ボールで組み立てていたのですが、やはり本体を支える力に乏しく、また耐久性も弱かったので、まともなモーションで動作させる事が困難でした。

そこで、サムネイルにある通り、M5stackを使った2足歩行ロボ作成時に採用した「適当な金属」で足回りを組むことにしました。↓

ヘルニアクソ野郎エンジニアblog

M5stackで2足歩行ロボットの作成⑦【完成】「フラッシュROMにmain.pyを格納、脳みそ...

https://denkenmusic.com/m5stackで2足歩行ロボットの作成⑦【完成】「フラッシ

前回、M5stackの液晶表示のプログラムを作成し、WEBサーバー、サーボモーター駆動などのメインプログラムに組み込みました。↓　これで１つのプログラムファイルに、今回作成する2足歩行ロボットのプログラムをまとめる事が出来ましたので、これをM5stackのフラッシュROMにmain.pyとして保存します。最後に、頭の段ボール内部にハードウェア一式を格納して完了です。それでは、まずプログラムをM5stackに書き込みます。　M5stackのフラッシュにmicropythonプログラムを書き込む方法はいくつかありますが、2つ書いておきます。１つは、タ...

見栄えは決して良いとは言えませんが、とりあえず良しとします。

モーションの修正

足回りが頑丈になったので、よくあるオーソドックスなモーション？が可能になりました。

①片足上げる⇒②腰を回転⇒③足をおろす

の繰り返しのやつです。

プログラムは後述します。

しかし、これだけではサーボ―モータの速度制御を行っていない為、荒々しいモーションになってしまいます。

それはそれで躍動感があってよかったのですが、一応サーボモーターの速度制御を追加する事にしました。

サーボモーターの速度制御

恐らく、大抵の場合は速度制御のライブラリを使って簡単に制御できるのだと思いますが、今回の仕様上「webiopi」を使用していて、速度制御のライブラリが存在しません。

従って、サーボモーターの速度を制御するプログラムを自力で作成するしかありませんでした。

サーボモーターはPWMで角度を決めているので、速度の制御はどうやるんだろう？と素朴な疑問がありましたが、どうやらループ処理で少しずつ角度を変えていき、そこに待機時間を含ませることで比較的滑らかな動作が再現できるようです。（違ったらスイマセン）

ライブラリがあればもっとスマートなんでしょうけども、一応ループ処理で速度制御が出来たので、以下にモーションを含めたPython scriptプログラムを記載しておきます。

python

import webiopi
import time
from webiopi import deviceInstance

pwm0 = deviceInstance("pwm0")
i = 0
n = 0
p = 0
t = 0

@webiopi.macro
def SET():
    global p
    global i
    global n
    global t
    pwm0.pwmWriteAngle(0, 10)
    time.sleep(1)
    pwm0.pwmWriteAngle(1, 0)
    time.sleep(1)
    pwm0.pwmWriteAngle(2, 8)
    time.sleep(1)
    pwm0.pwmWriteAngle(3, -5)
    time.sleep(1)
    p = 10
    i = 8
    n = 0
    t = -5
    

@webiopi.macro
def FW():
    global p
    global i
    global n
    global t
    while(n <= 50):
        pwm0.pwmWriteAngle(3, t)
        pwm0.pwmWriteAngle(1, n)
        time.sleep(0.005)
        n = n + 1
        if t <= 30:
            t = t + 1    
    while(i <= 48):
        pwm0.pwmWriteAngle(2, i)
        time.sleep(0.005)
        i = i + 1
    while(n >= 0):
        pwm0.pwmWriteAngle(3, t)
        pwm0.pwmWriteAngle(1, n)
        time.sleep(0.005)
        n = n - 1
        if t >= -5:
            t = t - 1
    while(i >= 8):
        pwm0.pwmWriteAngle(2, i)
        time.sleep(0.005)
        i = i - 1
    while(t >= -50):
        pwm0.pwmWriteAngle(3, t)
        pwm0.pwmWriteAngle(1, n)
        time.sleep(0.005)
        t = t - 1
        if n >= -30:
            n = n - 1    
    while(p >= -30):
        pwm0.pwmWriteAngle(0, p)
        time.sleep(0.005)
        p = p - 1
    while(t <= -5):
        pwm0.pwmWriteAngle(3, t)
        pwm0.pwmWriteAngle(1, n)
        time.sleep(0.005)
        t = t + 1
        if n <= 0:
            n = n + 1
    while(p <= 10):
        pwm0.pwmWriteAngle(0, p)
        time.sleep(0.005)
        p = p + 1
        
@webiopi.macro
def BK():
    global p
    global i
    global n
    global t
    while(n <= 50):
        pwm0.pwmWriteAngle(3, t)
        pwm0.pwmWriteAngle(1, n)
        time.sleep(0.005)
        n = n + 1
        if t <= 30:
            t = t + 1    
    while(i >= -32):
        pwm0.pwmWriteAngle(2, i)
        time.sleep(0.005)
        i = i - 1
    while(n >= 0):
        pwm0.pwmWriteAngle(3, t)
        pwm0.pwmWriteAngle(1, n)
        time.sleep(0.005)
        n = n - 1
        if t >= -5:
            t = t - 1
    while(i <= 8):
        pwm0.pwmWriteAngle(2, i)
        time.sleep(0.005)
        i = i + 1
    while(t >= -50):
        pwm0.pwmWriteAngle(3, t)
        pwm0.pwmWriteAngle(1, n)
        time.sleep(0.005)
        t = t - 1
        if n >= -30:
            n = n - 1    
    while(p <= 50):
        pwm0.pwmWriteAngle(0, p)
        time.sleep(0.005)
        p = p + 1
    while(t <= -5):
        pwm0.pwmWriteAngle(3, t)
        pwm0.pwmWriteAngle(1, n)
        time.sleep(0.005)
        t = t + 1
        if n <= 0:
            n = n + 1
    while(p >= 10):
        pwm0.pwmWriteAngle(0, p)
        time.sleep(0.005)
        p = p - 1
    
@webiopi.macro
def LT():
    global p
    global i
    global n
    global t
    while(t >= -50):
        pwm0.pwmWriteAngle(3, t)
        pwm0.pwmWriteAngle(1, n)
        time.sleep(0.005)
        t = t - 1
        if n >= -30:
            n = n - 1    
    while(p <= 50):
        pwm0.pwmWriteAngle(0, p)
        time.sleep(0.005)
        p = p + 1
    while(t <= -5):
        pwm0.pwmWriteAngle(3, t)
        pwm0.pwmWriteAngle(1, n)
        time.sleep(0.005)
        t = t + 1
        if n <= 0:
            n = n + 1
    while(p >= 10):
        pwm0.pwmWriteAngle(0, p)
        time.sleep(0.005)
        p = p - 1
    
@webiopi.macro
def RT():
    global p
    global i
    global n
    global t
    while(n <= 50):
        pwm0.pwmWriteAngle(3, t)
        pwm0.pwmWriteAngle(1, n)
        time.sleep(0.005)
        n = n + 1
        if t <= 30:
            t = t + 1    
    while(i >= -32):
        pwm0.pwmWriteAngle(2, i)
        time.sleep(0.005)
        i = i - 1
    while(n >= 0):
        pwm0.pwmWriteAngle(3, t)
        pwm0.pwmWriteAngle(1, n)
        time.sleep(0.005)
        n = n - 1
        if t >= -5:
            t = t - 1
    while(i <= 8):
        pwm0.pwmWriteAngle(2, i)
        time.sleep(0.005)
        i = i + 1

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import webiopi

import time

from webiopi import deviceInstance

pwm0 = deviceInstance("pwm0")

i = 0

n = 0

p = 0

t = 0

@webiopi.macro

def SET():

global p

global i

global n

global t

pwm0.pwmWriteAngle(0, 10)

time.sleep(1)

pwm0.pwmWriteAngle(1, 0)

time.sleep(1)

pwm0.pwmWriteAngle(2, 8)

time.sleep(1)

pwm0.pwmWriteAngle(3, -5)

time.sleep(1)

p = 10

i = 8

n = 0

t = -5

@webiopi.macro

def FW():

global p

global i

global n

global t

while(n <= 50):

pwm0.pwmWriteAngle(3, t)

pwm0.pwmWriteAngle(1, n)

time.sleep(0.005)

n = n + 1

if t <= 30:

t = t + 1

while(i <= 48):

pwm0.pwmWriteAngle(2, i)

time.sleep(0.005)

i = i + 1

while(n >= 0):

pwm0.pwmWriteAngle(3, t)

pwm0.pwmWriteAngle(1, n)

time.sleep(0.005)

n = n - 1

if t >= -5:

t = t - 1

while(i >= 8):

pwm0.pwmWriteAngle(2, i)

time.sleep(0.005)

i = i - 1

while(t >= -50):

pwm0.pwmWriteAngle(3, t)

pwm0.pwmWriteAngle(1, n)

time.sleep(0.005)

t = t - 1

if n >= -30:

n = n - 1

while(p >= -30):

pwm0.pwmWriteAngle(0, p)

time.sleep(0.005)

p = p - 1

while(t <= -5):

pwm0.pwmWriteAngle(3, t)

pwm0.pwmWriteAngle(1, n)

time.sleep(0.005)

t = t + 1

if n <= 0:

n = n + 1

while(p <= 10):

pwm0.pwmWriteAngle(0, p)

time.sleep(0.005)

p = p + 1

@webiopi.macro

def BK():

global p

global i

global n

global t

while(n <= 50):

pwm0.pwmWriteAngle(3, t)

pwm0.pwmWriteAngle(1, n)

time.sleep(0.005)

n = n + 1

if t <= 30:

t = t + 1

while(i >= -32):

pwm0.pwmWriteAngle(2, i)

time.sleep(0.005)

i = i - 1

while(n >= 0):

pwm0.pwmWriteAngle(3, t)

pwm0.pwmWriteAngle(1, n)

time.sleep(0.005)

n = n - 1

if t >= -5:

t = t - 1

while(i <= 8):

pwm0.pwmWriteAngle(2, i)

time.sleep(0.005)

i = i + 1

while(t >= -50):

pwm0.pwmWriteAngle(3, t)

pwm0.pwmWriteAngle(1, n)

time.sleep(0.005)

t = t - 1

if n >= -30:

n = n - 1

while(p <= 50):

pwm0.pwmWriteAngle(0, p)

time.sleep(0.005)

p = p + 1

while(t <= -5):

pwm0.pwmWriteAngle(3, t)

pwm0.pwmWriteAngle(1, n)

time.sleep(0.005)

t = t + 1

if n <= 0:

n = n + 1

while(p >= 10):

pwm0.pwmWriteAngle(0, p)

time.sleep(0.005)

p = p - 1

@webiopi.macro

def LT():

global p

global i

global n

global t

while(t >= -50):

pwm0.pwmWriteAngle(3, t)

pwm0.pwmWriteAngle(1, n)

time.sleep(0.005)

t = t - 1

if n >= -30:

n = n - 1

while(p <= 50):

pwm0.pwmWriteAngle(0, p)

time.sleep(0.005)

p = p + 1

while(t <= -5):

pwm0.pwmWriteAngle(3, t)

pwm0.pwmWriteAngle(1, n)

time.sleep(0.005)

t = t + 1

if n <= 0:

n = n + 1

while(p >= 10):

pwm0.pwmWriteAngle(0, p)

time.sleep(0.005)

p = p - 1

@webiopi.macro

def RT():

global p

global i

global n

global t

while(n <= 50):

pwm0.pwmWriteAngle(3, t)

pwm0.pwmWriteAngle(1, n)

time.sleep(0.005)

n = n + 1

if t <= 30:

t = t + 1

while(i >= -32):

pwm0.pwmWriteAngle(2, i)

time.sleep(0.005)

i = i - 1

while(n >= 0):

pwm0.pwmWriteAngle(3, t)

pwm0.pwmWriteAngle(1, n)

time.sleep(0.005)

n = n - 1

if t >= -5:

t = t - 1

while(i <= 8):

pwm0.pwmWriteAngle(2, i)

time.sleep(0.005)

i = i + 1

グローバル変数を関数内で使用する為、各関数内でグローバル変数を宣言しています。

この変数を利用して、ループ処理で角度を１ずつ変化させ、その都度time sleepをかませています。

正直いってこの方法が合っているのかはわかりませんが、一応速度制御は出来ています。

ファイル名はmacro-pwm.pyとし、ラズパイのwebiopi/test/配下に上書きすればOKです。

完成

webiopiを起動させて、ブラウザからアクセスすれば下のような感じで操作できます。

足周りの修正

モーションの修正

サーボモーターの速度制御

python

完成

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