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SOBIT LIGHT

目次
  1. 概要
  2. 環境構築
  3. 　実行・操作方法
  4. 　ソフトウェア
  5. 　ハードウェア
  6. マイルストーン
  7. 参考文献

概要

SOBIT LIGHT

Preferred Robotics(c)が開発したカチャカという移動機構を用いたSOBITS自作のモバイルマニピュレータを動かすためのライブラリです．

Caution

初心者の場合，実機のロボットを扱う際に，先輩方に付き添ってもらいながらロボットを動かしましょう．

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セットアップ

ここで，本レポジトリのセットアップ方法について説明します．

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環境条件

まず，以下の環境を整えてから，次のインストール段階に進んでください．

System Version
Ubuntu 22.04 (Jammy Jellyfish)
ROS Humble Hawksbill
Python 3.10
Docker latest

Note

UbuntuやROSのインストール方法に関しては，SOBITS Manualに参照してください．

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インストール方法

SOBIT LIGHTを使用するローカル環境，またはコンテナ内でのセットアップ内容

  1. ROSのsrcフォルダに移動します．

    $ cd ~/colcon_ws/src/

  2. 本レポジトリをcloneします．

    $ git clone https://github.com/TeamSOBITS/sobit_light

  3. レポジトリの中へ移動します．

    $ cd sobit_light/

  4. 依存パッケージをインストールします．

    $ bash install.sh

  5. パッケージをコンパイルします．

    $ cd ~/colcon_ws/
$ colcon build --symlink-install
$ source ~/colcon_ws/install/setup.sh

ローカル環境でのセットアップ内容

  1. Kachaka APIのリポジトリをcloneします．

    $ cd ~/
$ git clone https://github.com/TeamSOBITS/kachaka-api

  2. 最新のDockerイメージをビルドします．

    $ cd kachaka-api/
$ docker buildx build -t kachaka-api --target kachaka-grpc-ros2-bridge -f Dockerfile.ros2 . --build-arg BASE_ARCH=x86_64 --load

  3. ROS_DOMAIN_IDとRMW_IMPLEMENTATIONを設定します．一例として，IDを10とします．

    $ echo 'export ROS_DOMAIN_ID=10' >> ~/.bashrc
$ echo 'export RMW_IMPLEMENTATION=rmw_cyclonedds_cpp' >> ~/.bashrc
$ source ~/.bashrc

Important

データ通信のため，ローカル環境以外(Docker等)でROSのワークスペースを使用している場合は，ROS_DOMAIN_IDの値を統一させる必要があることを忘れないでください．

  1. KachakaのIPアドレスを確認します．

    1. ひとつの方法は，Kachakaに「ねぇカチャカ、IPアドレスを教えて」と話しかけることです．KachakaがIPアドレスを読み上げてくれます．
    2. もうひとつの方法は，Kachakaアプリの「設定」タブを開き，「設定・情報」カテゴリの「アプリ情報」をタップし，「カチャカ」カテゴリ内の「IPアドレス」欄を確認することです．

  2. KachakaとのROS Bridgeを簡単に立ち上げられるようにするために，aliasを設定します．

    $ echo 'alias kachaka="bash ~/kachaka-api/tools/ros2_bridge/start_bridge.sh"' >> ~/.bashrc
$ source ~/.bashrc

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実行・操作方法

  1. [ローカル環境] KachakaとのROS BridgeのDockerコンテナを立ち上げます． 
    $ kachaka <カチャカのIPアドレス> sobit_light no

Note

sobit_lightを書くことによって，ロボットのnamespaceを設定しています．また，noでは，Kachaka側のrobot_descriptionの発行を停止させます．詳細については，Dockerを使ったros2_bridgeの起動を確認してください．

Warning

KachakaのIPが変わる可能性がありますので，ご注意ください．

  1. SOBIT LIGHTをインストールしている環境内でreal_minimal.launchというlaunchファイルを実行します． 
    $ ros2 launch sobit_light_bringup real_minimal.launch.py

ロボットが立ち上がらない・Kachakaとの通信ができていない場合は，次の項目を確認してください．

  • 緊急停止ボタンが押下されていないか．
  • バッテリが十分に充電されているか ．
  • USB hubがパソコンと接続されているか．
  • [TODO] Dynamixel Dongleの名前は/dev/ttyUSB0なのか．
    • 確認するために$ ls /devを書いて，/dev/ttyUSB1が表示される場合，controllers.urdf.xacroのusb_portを更新してください．
  • Kachaka IPが正しいか．
  • ROS_DOMAIN_IDがカチャカ側と開発環境側と同じか．

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テレオペレーション(遠隔操作)

  1. コントローラーを使用するためのROSパッケージの確認
$ dpkg -l | grep ros-humble-joy-linux

  1. Bluetoothを使用して,PCとdualshockの接続を行う.

    • 接続方法
    1. dualshockのHOMEボタンとSHAREボタンを青のランプが点滅するまで同時長押し
    2. BluetoothをONにして、"Wireless Controller"を選択
    3. 点滅が終わり、青のランプが付けば接続完了

  2. SOBIT LIGHTのreal_minimal.launch.py起動後,テレオペのlaunchを起動.

[!WARNING] 起動時にinitial_poseになるのでマニピュレータの状態を確認してください.

$ ros2 launch sobit_light_teleop dualshock_teleop.launch.py

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dualchockの各種ボタンと操作方法

操作説明

各操作においてのジョイントの動きは以下の通りです．

マニピュレータ部分(Manipulator Control)

操作内容 x軸ジョイント名 　y軸ジョイント名
△ + L-stick head_yaw_joint head_pitch_joint
□ + L-stick arm_shoulder_roll_joint　 arm_shoulder_pitch_joint
✕ + L-stick arm_forearm_roll_joint　 arm_elbow_pitch_joint
○ + L-stick arm_wrist_roll_joint　 head_pitch_joint

上記に加えて[R2_button]を押すとjointが加速する

操作内容 出力動作
R-stick_button Handが閉じる
Share_button 初期位置にもどる

kachakaベース部分(Base Control)

操作内容 x軸 　y軸
L2 + L-stick 旋回 直進・後進

上記に加えて[L2_button]を押すとbaseが加速する

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Rviz2上の可視化

実機を動かす前段階として，Rviz2上でSOBIT LIGHTを可視化し，ロボットの構成を表示することができます．

$ ros2 launch sobit_light_description display.launch.py

正常に動作した場合は，次のようなRviz画面が表示されます． SOBIT LIGHT Display with Rviz

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シミュレータの実行方法

SOBIT LIGHTにはGazebo Fortressのシミュレーション環境が用意されておりますので，実機がなくても，動作確認が可能です．

$ ros2 launch sobit_light_bringup gz_minimal.launch.py

現時点では，これらの仮想環境が用意されています．

World Name 説明
empty 家具などのない環境を出現．
wrs WRS2020に実施されたTidy Up環境を出現．
small_room AWSが開発された小型部屋のレイアウトを出現．

環境を変更するために，world_modelをgz_minimal.launch.pyで変更してください．

正常に動作した場合は，次のようなGazeboの画面が表示されます． SOBIT LIGHT Gazebo Ignition

Tip

実機と同じようなセンサも搭載されていますので，パソコンによって処理が重くなる可能性がありますので，必要なセンサだけをgz_minimal.launch.pyで選択してください．

'enable_gz_front_cam_color' : 'True',
'enable_gz_back_cam_color'  : 'True',
'enable_gz_head_cam_color'  : 'True',
'enable_gz_head_cam_depth'  : 'True',
'enable_gz_hand_cam_color'  : 'True',
'enable_gz_hand_cam_depth'  : 'True',
'enable_gz_lidar'           : 'True',
'enable_gz_imu'             : 'True',

また，複数のSOBIT LIGHTを同じシミュレーション環境でも出現できます． そのために，gz_minimal.launch.pyでロボットの数に合わせてgz_robot.launch.pyが実行されるようにその設定を加えてください．

robot_nameはロボット間で異なる値を持つ必要があります． さらに，robot_coords_x，robot_coords_y，およびrobot_coords_zでロボットの出現座標を変更できます．

一例はこちらとなります．

...
# Launch Robot No. 1
IncludeLaunchDescription(
    PythonLaunchDescriptionSource([
        PathJoinSubstitution([
            FindPackageShare('sobit_light_bringup'),
            'launch',
            'robot.launch.py'
        ])
    ]),
    launch_arguments={
        'robot_name': 'sobit_light_1',
        'robot_coords_x': '0', # x 
        'robot_coords_y': '0', # y
        'robot_coords_Y': '0', # yaw
        ...
    }.items()
),
# Launch Robot No. 2
IncludeLaunchDescription(
    PythonLaunchDescriptionSource([
        PathJoinSubstitution([
            FindPackageShare('sobit_light_bringup'),
            'launch',
            'gz_robot.launch.py'
        ])
    ]),
    launch_arguments={
        'robot_name': 'sobit_light_2',
        'robot_coords_x': '0', # x 
        'robot_coords_y': '2', # y
        'robot_coords_Y': '0', # yaw
        ...
    }.items()
),
...

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ソフトウェア

SOBIT LIGHTと関わるソフトの情報まとめ

ジョイントコントローラ

SOBIT LIGHTのパンチルト機構とマニピュレータを動かすための情報まとめです．

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動作方法

  1. move_to_pose : 決められたポーズに動かします． 
    # MoveToPose.action
# Goal
string pose_name                                # Target pose name
builtin_interfaces/Duration time_allowance      # Target time length
---
# Result
bool success                                    # Success / Failure
string message                                  # Result message
builtin_interfaces/Duration total_elapsed_time  # Finished time length
---
# Feedback
string[] current_joint_names                    # Currently moving joint name(s)
float32[] current_joint_rad                     # Currently moving joint position(s)
# float32[] current_joint_vel                   # Currently moving joint velocity(s)
builtin_interfaces/Duration move_time           # Elapsed time length

[!NOTE] 既存のポーズはpose_list.yamlに確認できます．ポーズの作成方法についてはポーズの設定方法をご参照ください．

  1. move_joint : 指定されたジョイント(複数でも可)を任意の角度に動かします． 
    # MoveJoint.action
# Goal
string[] target_joint_names                     # Target joint name(s)
float64[] target_joint_rad                      # Target joint position(s)
builtin_interfaces/Duration time_allowance      # Target time length
---
# Result
bool success                                    # Success / Failure
string message                                  # Result message
builtin_interfaces/Duration total_elapsed_time  # Finished time length
---
# Feedback
string[] current_joint_names                    # Currently moving joint name(s)
float64[] current_joint_rad                     # Currently moving joint position(s)
# float32[] current_joint_vel                   # Currently moving joint velocity(s)
builtin_interfaces/Duration move_time           # Elapsed time length

[!NOTE] ジョイント名についてはジョイント名をご確認ください．

  1. move_hand_to_target_coord : ハンドをxyz座標に届くように各関節の角度を確認します．

    # MoveHandToTargetCoord.srv
# Request
geometry_msgs/TransformStamped target_coord     # Target coordinates

---
# Result
geometry_msgs/Pose move_pose                    # Moving pose for grasping
string[] target_joint_names                     # List of joint names to move
float64[] target_joint_rad                      # List of joint angles to move
bool success                                    # Enable grasp
string message                                  # Result message

  2. move_hand_to_target_tf : ハンドをtf名に届くように各関節の角度を確認します．

    # MoveHandToTargetTF.srv
# Request
string target_frame                             # Frame name to be grasped
geometry_msgs/TransformStamped tf_differential  # Differential coordinates of Target frame
---
# Result
geometry_msgs/Pose move_pose                    # Moving pose for grasping
string[] target_joint_names                     # List of joint names to move
float64[] target_joint_rad                      # List of joint angles to move
bool success                                    # Enable grasp
string message                                  # Result message

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ジョイント名

SOBIT LIGHTのジョイント名とその定数名を以下の通りです．

ジョイント番号 ジョイント名 ジョイント定数名
0 arm_shoulder_roll_joint kArmShoulderRollJoint
1 arm_shoulder_pitch_joint kArmShoulderPitchJoint
2 arm_elbow_pitch_joint kArmElbowPitchJoint
3 arm_forearm_roll_joint kArmForearmRollJoint
4 arm_wrist_pitch_joint kArmWristPitchJoint
5 arm_wrist_roll_joint kArmWristRollJoint
6 hand_joint kHandJoint
7 head_yaw_joint kHeadYawJoint
8 head_pitch_joint kHeadPitchJoint

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ポーズの設定方法

pose_list.yamlというファイルでポーズの追加・編集ができます．以下のようなフォーマットになります．

poses:
    - initial_pose
    - detecting_pose
    - following_pose

initial_pose:
    arm_shoulder_roll  : 0.0
    arm_shoulder_pitch : -1.5708
    arm_elbow_pitch    : 0.0
    arm_forearm_roll   : 0.0
    arm_wrist_pitch    : 0.0
    arm_wrist_roll     : 0.0
    head_yaw           : 0.0
    head_pitch         : 0.0
...

定義したいポース名をposesに追加し，その後ポース名の下に各ジョイントの角度を設定します．

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ホイールコントローラ

SOBIT LIGHTの移動機構(Kachaka)を動かすための情報まとめです．

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動作方法

  1. move_wheel_linear : 並進（前進・後退のみ）に移動させます．(弧度法：meters)

    # MoveWheelLinear.action
# Goal
geometry_msgs/Point target_point                # Target Translational Distance
builtin_interfaces/Duration time_allowance      # Target time length
---
# Result
bool success                                    # Success / Failure
string message                                  # Result message
builtin_interfaces/Duration total_elapsed_time  # Finished time length
---
# Feedback
geometry_msgs/Point current_point               # Currently displaced distance
builtin_interfaces/Duration move_time           # Currently elapsed time

  2. move_wheel_rotate : 回転運動を行う．(弧度法：Radian)

    # MoveWheelRotate.action
# Goal
float32 target_yaw                              # Target Rotational Distance
builtin_interfaces/Duration time_allowance      # Target time length
---
# Result
bool success                                    # Success / Failure
string message                                  # Result message
builtin_interfaces/Duration total_elapsed_time  # Finished time length
---
# Feedback
geometry_msgs/Point current_point               # Currently displaced distance
builtin_interfaces/Duration move_time           # Currently elapsed time

![TIP] モバイルベースの移動にはKachaka-APIライブラリも利用できます。詳しくは日本語のみのドキュメントをご参照ください。

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ハードウェア

SOBIT LIGHTはオープンソースハードウェアとしてOnShapeにて公開しております．

SOBIT LIGHT in OnShape

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ハードウェアの詳細についてはこちらを確認してください．

パーツのダウンロード方法

  1. Onshapeにアクセスしましょう．

[!NOTE] ファイルをダウンロードするために，OnShapeのアカウントを作成する必要はありません．ただし，本ドキュメント全体をコピーする場合，アカウントの作成を推薦します．

  1. Instancesの中にパーツを右クリックで選択します．
  2. 一覧が表示され，Exportボタンを押してください．
  3. 表示されたウィンドウの中に，Formatという項目があります．STEPを選択してください．
  4. 最後に，青色のExportボタンを押してダウンロードが開始されます．

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電子回路図

SOBIT LIGHT Circuit

[!CAUTION] デフォルトのカチャカ充電器は、充電時に100Vの電圧のみ対応しています。

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ロボットの特徴

項目 詳細
最大直線速度 0.8[m/s]
最大回転速度 0.229[rad/s]
ベース最大積載量 20[kg]
マニピュレータ最大積載量 1.0[kg]
サイズ (LxWxH) 400 x 450 x 1000[mm]
重量 16.0[kg]
リモートコントローラー PS4
LiDAR 不明
RGB-D RealSense D415（ヘッド）、RealSense D405（ハンド）
スピーカー Jabra Speak 710
マイク MKE 400
アクチュエータ（アーム） XM540-W150 ×4、XM430-W320 ×6
電源 マキタ 6.0Ah 18V
PC接続 USB + 無線（カチャカ）

モバイルベース「カチャカ」の詳細については、公式仕様サイト（日本語のみ）をご覧ください。

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部品リスト（BOM）

[!NOTE] 日本のサイト・値段(円)に更新していく予定です．

部品 型番 数量 おおよその単価 購入先
カチャカ B1A01 1 ¥245,000 リンク
カチャカベース ksh0003 1 ¥13,500 リンク
マキタバッテリー BL1860B 1 ¥28,300 リンク
マキタアダプター B0D6R6XSPX 1 ¥4,000 リンク
ダイナミクセルアクチュエータ XM430-W350-R 6 ¥49,600 リンク
ダイナミクセルアクチュエータ XM540-W150-R 4 ¥73,600 リンク
ダイナミクセルフレーム FR12-S102K セット 2 ¥3,200 リンク
ダイナミクセルフレーム FR12-H101K セット 1 ¥6,900 リンク
ダイナミクセルフレーム FR12-H104K セット 1 ¥6,500 リンク
ダイナミクセルフレーム FR13-H101K セット 1 ¥11,400 リンク
ダイナミクセル U2D2 8809052930103 1 ¥5,500 リンク
ダイナミクセル パワーハブ 8809052930530 1 ¥5,500 リンク
(オプション) USBハブ B0D1XVNTHJ 1 ¥3,700 リンク
(オプション) スピーカー Jabra Speak 710 1 ¥36,000 リンク
(オプション) マイク MKE 400 1 ¥30,300 リンク
RealSense D415 1 ¥42,000 リンク
(オプション) RealSense D405 1 ¥42,800 リンク
(オプション) 非常停止ボタン HW1B-X411R-MAU 1 ¥13,600 リンク
(オプション) M5Stack Basic V2.7 K001-V27 1 ¥6,200 リンク
(オプション) ESP32 DevKitC-1-N16R8 B0DWWY5KTZ 1 ¥1,500 リンク
(オプション) ディスプレイ B01CZL6QIQ 2 ¥2,200 リンク
スラストローラーベアリング AXK1104 2 ¥1,800 リンク
スラストローラーベアリング AXK1106 1 ¥1,400 リンク
アルミフレーム HFS5-2020-600 1 ¥1,500 リンク
アルミフレーム HFS5-2020-100 6 ¥750 リンク
アルミフレーム HFS5-2020-110 1 ¥750 リンク
ブラケット HBLFSNK6 3 ¥270 リンク
六角穴付ボルト CSH-ST-M2-4 16 ¥190 リンク
六角穴付ボルト CSH-ST-M2.5-5 54 ¥60 リンク
六角穴付ボルト CSH-ST-M2.5-6 16 ¥180 リンク
六角穴付ボルト CSH-ST-M2.5-8 34 ¥110 リンク
六角穴付ボルト CSH-ST-M2.5-10 10 ¥180 リンク
六角穴付ボルト CSH-ST-M2.5-12 16 ¥180 リンク
六角穴付ボルト CSH-ST-M3-5 4 ¥400 リンク
六角穴付ボルト CSH-ST-M4-15 16 ¥180 リンク
六角穴付ボルト CSH-ST-M5-8 50 ¥40 リンク
六角穴付ボルト CSH-ST-M5-12 12 ¥40 リンク
六角穴付ボルト CSH-ST-M5-15 8 ¥350 リンク
六角穴付ボルト CSH-ST-M5-20 4 ¥580 リンク
六角穴付ボルト CSH-ST-M5-32 2 ¥590 リンク
ナット LBNR2.5 24 ¥25 リンク
ナット LBNR4 16 ¥80 リンク
ナット LBNR5 26 ¥80 リンク
5シリーズ用ナット HNTT5-5 44 ¥100 リンク
電源アダプタプラグジャック B0BV8XCTC9 2 ¥950 リンク
eSUN 黒フィラメント ePLA+HS175B1KG-2SPOOL-US 1 ¥5,200 リンク
(オプション) eSUN 青フィラメント ePLA+HS175U1KG-US 1 ¥2,800 リンク

おおよその合計金額（オプション含む）: ¥1,175,000

おおよその合計金額（オプション除く）: ¥1,030,000

[!IMPORTANT] 販売店によって価格は変動します．最新の価格は各リンク先でご確認ください．

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マイルストーン

  • OSS
    • ドキュメンテーションの充実
    • コーディングスタイルの統一
  • アクションへの対応

現時点のバッグや新規機能の依頼を確認するためにIssueページ をご覧ください．

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参考文献

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About

No description, website, or topics provided.

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