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SOBIT MINI

目次

1. 概要
2. 環境構築
   • 環境条件
   • インストール方法
3. 実行・操作方法
   • Rviz上の可視化
4. ソフトウェア
   • ジョイントコントローラ
   • ホイールコントローラ
5. ハードウェア
   • パーツのダウンロード方法
   • 電子回路図
   • ロボットの組み立て
   • ロボットの特徴
   • 部品リスト（BOM）
6. マイルストーン
7. 参考文献

概要

SOBITSが開発した双腕型モバイルマニピュレータ（SOBIT MINI）を動かすためのライブラリです．

Warning

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．

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	20.04 (Focal Fossa)
ROS	Noetic Ninjemys
Python	3.0~

Note

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

インストール方法

1. ROSのsrcフォルダに移動します．

   $ roscd
   # もしくは，"cd ~/catkin_ws/"へ移動．
   $ cd src/

2. 本レポジトリをcloneします．

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

3. レポジトリの中へ移動します．

   $ cd sobit_mini/

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．

   $ roscd
   # もしくは，"cd ~/catkin_ws/"へ移動．
   $ catkin_make

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実行・操作方法

1. minimal.launchというlaunchファイルを起動します．

   $ roslaunch sobit_mini_bringup minimal.launch

2. [任意] デモプログラムを実行してみましょう．

   $ rosrun sobit_mini_library test_control_wheel.py

Note

SOBIT MINIの動作方法になれるため，exampleフォルダを確認し，それぞれのサンプルファイルから動作関数を学びましょう．

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Rviz上の可視化

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

$ roslaunch sobit_mini_description display.launch

正常に動作した場合は，次のようにRvizが表示されます．

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ソフトウェア

SOBIT MINI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 MINI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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動作関数

1. moveToPose() : 決められたポーズに動かします．

bool moveToPose(
   const std::string &pose_name, // ポーズ名
   const double sec              // 回転後に待機するかどうか
);

[!NOTE] 既存のポーズはsobit_mini_pose.yamlに確認できます．

2. moveHeadPanTilt : パンチルト機構を任意の角度に動かします．

   bool moveHeadPanTilt(
      const double pan_rad,         // 回転角度 [rad]
      const double tilt_rad,        // 回転角度 [rad]
      const double sec,             // 回転時間 [s]
      bool is_sleep                 // 回転後に待機するかどうか
   )

3. moveRightArm : 右腕のジョイントを任意の角度に動かします．

   bool moveRightArm(
      const double shoulder_roll,   // 回転角度 [rad]
      const double shoulder_pan,    // 回転角度 [rad]
      const double elbow_tilt,      // 回転角度 [rad]
      const double wrist_tilt,      // 回転角度 [rad]
      const double hand_motor,      // 回転角度 [rad]
      const double sec,             // 回転時間 [s]
      bool is_sleep                 // 回転後に待機するかどうか
   )

4. moveLeftArm : 右腕のジョイントを任意の角度に動かします．

   bool moveLeftArm(
      const double shoulder_roll,   // 回転角度 [rad]
      const double shoulder_pan,    // 回転角度 [rad]
      const double elbow_tilt,      // 回転角度 [rad]
      const double wrist_tilt,      // 回転角度 [rad]
      const double hand_motor,      // 回転角度 [rad]
      const double sec,             // 回転時間 [s]
      bool is_sleep                 // 回転後に待機するかどうか
   )

5. moveJoint : 指定されたジョイントを任意の角度に動かします．

   bool moveJoint(
      const Joint joint_num,  // ジョイント名 (定数名)
      const double rad,       // 回転角度 [rad]
      const double sec,       // 回転時間 [s]
      bool is_sleep           // 回転後に待機するかどうか
   )

6. moveAllJoint : 全てのジョイントを任意の角度に動かします．

   bool moveAllJoint(
      const double l_arm_shoulder_roll_joint,   // 回転角度 [rad]
      const double l_arm_shoulder_pan_joint,    // 回転角度 [rad]
      const double l_arm_elbow_tilt_joint,      // 回転角度 [rad]
      const double l_hand_joint,                // 回転角度 [rad]
      const double r_arm_shoulder_roll_joint,   // 回転角度 [rad]
      const double r_arm_shoulder_pan_joint,    // 回転角度 [rad]
      const double r_arm_elbow_tilt_joint,      // 回転角度 [rad]
      const double r_arm_wrist_tilt_joint,      // 回転角度 [rad]
      const double r_hand_joint,                // 回転角度 [rad]
      const double body_roll_joint,             // 回転角度 [rad]
      const double head_pan_joint,              // 回転角度 [rad]
      const double head_tilt_joint,             // 回転角度 [rad]
      const double sec,                         // 回転時間 [s]
      bool is_sleep                             // 回転後に待機するかどうか
   )

7. moveGripperToTargetCoord : ハンドをxyz座標に動かします（把持モード）．

   bool moveGripperToTargetCoord(
      const int arm_mode,                 //使用するアーム(arm_mode=0:左腕,arm_mode=1:左腕)
      const double hand_rad,              //ハンドの開閉角度の調整
      const double goal_position_x,       //把持目的地のx [m]
      const double goal_position_y,       //把持目的地のy [m]
      const double goal_position_z,       //把持目的地のz [m]
      const double diff_goal_position_x,  // xyz座標のx軸をシフトする [m]
      const double diff_goal_position_y,  // xyz座標のy軸をシフトする [m]
      const double diff_goal_position_z,  // xyz座標のz軸をシフトする [m]
      const double sec,                   // 回転時間 [s]
      bool is_sleep                       // 回転後に待機するかどうか
   )

8. moveGripperToTargetTF : ハンドをtf名に動かします（把持モード）．

   bool moveGripperToTargetTF(
      const int arm_mode,                    //使用するアーム(arm_mode=0:左腕,arm_mode=1:左腕)
      const std::string &goal_position_name, //把持目的tf名
      const double hand_rad,                 //ハンドの開閉角度の調整
      const double diff_goal_position_x,     // xyz座標のx軸をシフトする [m]
      const double diff_goal_position_y,     // xyz座標のy軸をシフトする [m]
      const double diff_goal_position_z,     // xyz座標のz軸をシフトする [m]
      const double sec,                      // 回転時間 [s]
      bool is_sleep                          // 回転後に待機するかどうか
   )

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ジョイント名

SOBIT MINIのジョイント名とその定数名は以下の通りです．

ジョイント番号	ジョイント名	ジョイント定数名
0	l_arm_shoulder_roll_joint	L_ARM_SHOULDER_ROLL_JOINT
1	l_arm_shoulder_pan_joint	L_ARM_SHOULDER_PAN_JOINT
2	l_arm_elbow_tilt_joint	L_ARM_ELBOW_TILT_JOINT
3	l_arm_wrist_tilt_joint	L_ARM_WRIST_TILT_JOINT
4	l_hand_joint	L_HAND_JOINT
5	r_arm_shoulder_roll_joint	R_ARM_SHOULDER_ROLL_JOINT
6	r_arm_shoulder_pan_joint	R_ARM_SHOULDER_PAN_JOINT
7	r_arm_elbow_tilt_joint	R_ARM_ELBOW_ROLL_JOINT
8	r_arm_wrist_tilt_joint	R_ARM_WRIST_TILT_JOINT
9	r_hand_joint	R_HAND_JOINT
10	body_roll_joint	BODY_ROLL_JOINT
11	head_pan_joint	HEAD_PAN_JOINT
12	head_tilt_joint	HEAD_TILT_JOINT

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ポーズの設定方法

sobit_mini_pose.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．

sobit_mini_pose:
    - { 
        pose_name: "pose_name",
        l_arm_shoulder_roll_joint: 0.0,
        l_arm_shoulder_pan_joint: -1.25,
        l_arm_elbow_tilt_joint: 0.0,
        l_arm_wrist_tilt_joint: 0.0,
        l_hand_joint: 0.0,
        r_arm_shoulder_roll_joint: 0.0,
        r_arm_shoulder_pan_joint: -1.25,
        r_arm_elbow_tilt_joint: 0.0,
        r_arm_wrist_tilt_joint: 0.0,
        r_hand_joint: 0.0,
        body_roll_joint: 0.0,
        head_pan_joint: 0.0,
        head_tilt_joint: 0.0
    }

ホイールコントローラ

SOBIT MINIの移動機構部を動かすための情報まとめです．

動作関数

1. controlWheelLinear() : 並進（前進・後進）に移動させます．

   bool controlWheelLinear(const double distance      //x方向への直進移動距離
   )

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

   bool controlWheelRotateRad(const double angle_rad  // 中心回転角度 [rad]
   )

3. controlWheelRotateDeg() : 回転運動を行う（度数法：Degree）

   bool controlWheelRotateDeg(const double angle_deg  // 中心回転角度 (deg)
   )

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ハードウェア

SOBIT MINI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．

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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がありません．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奨します．

2. Instanceの中にパーツを右クリックで選択します．
3. 一覧が表示され，Exportボタンを押してください．
4. 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．
5. 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

TBD

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ロボットの組み立て

TBD

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ロボットの特徴

項目	詳細
最大直進速度	0.65[m/s]
最大回転速度	3.1415[rad/s]
最大ペイロード	0.35[kg]
サイズ (長さx幅x高さ)	512x418x1122[mm]
重量	11.6[kg]
リモートコントローラ	PS3/PS4
LiDAR	UST-10LX
RGB-D	Intel Realsense D435F
スピーカー	モノラルスピーカー
マイク	コンデンサーマイク
アクチュエータ (アーム)	2 x XM540-W150, 9 x XM430-W320
移動機構	TurtleBot2
電源	2 x Makita 6.0Ah 18V
PC接続	USB

部品リスト（BOM）

部品	型番	個数	購入先
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マイルストーン

• exampleファイルの修正
• 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

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

• Dynamixel SDK
• ROS Noetic
• ROS Control