Turtlebot3の新FriendsモデルのBig Wheel 3RSを利用するには、まずTurtlebot3の基本的な設定を行う必要があります。そのため、TurtleBot3のe-Manualの「Quick Start Guide」に従って、セットアップを行ってください。ただし、以下の変更点に注意してください。
- 1.1. PC Setupについて
Big Wheel 3RSモデルではSBCとして、Raspberry Pi 4BもしくはNUC11を使います。現時点で、ROS Noeticに対応していますので、「Quick Start Guide」の「Noetic」ブランチを選択してください。
この部分では必要なROSパッケージをインストールしますが、今回はDebianのバイナルパッケージを使わずに、Robotis日本支店の公式GitHubからダウンロードします。以下の手順通りセットアップを進めてください。
$ sudo apt remove ros-noetic-dynamixel-sdk
$ sudo apt remove ros-noetic-turtlebot3-msgs
$ sudo apt remove ros-noetic-turtlebot3
$ mkdir -p ~/catkin_ws/src
$ cd ~/catkin_ws/src/
$ git clone -b noetic-devel https://github.com/ROBOTIS-GIT/DynamixelSDK.git
$ git clone -b noetic-devel https://github.com/ROBOTIS-GIT/turtlebot3_msgs.git
$ git clone -b noetic-jp-devel https://github.com/ROBOTIS-JAPAN-GIT/turtlebot3_jp_custom
$ cd ~/catkin_ws && catkin_make
$ echo "source ~/catkin_ws/devel/setup.bash" >> ~/.bashrc
- 3.2. SBC Setupについて
NUC11をBig Wheel 3RSのSBCとして使う場合には、e-Manualに記載されているセットアップ手順は実行せずに、次のような手順でセットアップを行います。
Note Raspberry Pi 4Bを用いる場合は、e-Manualを参考に通常のTurtleBot3と同様のセットアップ手順によりネットワークの設定を行ってください。
-
NUCにUbuntu 20.04をインストールします。
-
ROS Noeticをインストールします。
-
Turtlebot3の必要なパッケージをインストールします。
$ sudo apt remove ros-noetic-dynamixel-sdk
$ sudo apt remove ros-noetic-turtlebot3-msgs
$ sudo apt remove ros-noetic-turtlebot3
$ mkdir -p ~/catkin_ws/src
$ cd ~/catkin_ws/src/
$ git clone -b noetic-devel https://github.com/ROBOTIS-GIT/DynamixelSDK.git
$ git clone -b noetic-devel https://github.com/ROBOTIS-GIT/turtlebot3_msgs.git
$ git clone -b feature/bw_sara https://github.com/ROBOTIS-JAPAN-GIT/turtlebot3_jp_custom
$ cd ~/catkin_ws && catkin_make
$ echo "source ~/catkin_ws/devel/setup.bash" >> ~/.bashrc
OpenCRを設定するには、Raspberry Pi 4BもしくはNUC（使用しているSBC）を通して、セットアップを行います。
-
OpenCRをmicro USBケーブル経由でNUCに繋げてください。
-
OpenCRにファームウェアをアップロードするために必要なDebianパッケージをRaspberry Pi 4Bへインストールします。NUCの場合は不要です。
$ sudo dpkg --add-architecture armhf
$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install libc6:armhf
- OPENCR_MODELに
big_wheelと書きます。
$ export OPENCR_PORT=/dev/ttyACM0
$ export OPENCR_MODEL=big_wheel_3rs_noetic
$ rm -rf ./opencr_update.tar.bz2
- ファームウェアをダウンロードして、解凍します。
$ wget https://github.com/ROBOTIS-JAPAN-GIT/OpenCR_jp_custom/releases/download/v1.0.0/opencr_update_jp_custom.tar.bz2
$ tar -xvf opencr_update_jp_custom.tar.bz2
- OpenCRにファームウェアをアップロードします。
$ cd ./opencr_update
$ ./update.sh $OPENCR_PORT $OPENCR_MODEL.opencr
- Turtlebot3 Big Wheel 3RSのファームウェアが正しくアップロードされたら、以下のようなメッセージが出力されます。
今までのTurtleBot3のモデルの中で、分散処理のためRaspberry Piが使われてきました。しかし、今回はその代わりにNUCをmaster pcとして、そして別のPCをリモートパソコンとして用意することになりますので、以下のように設定してください。
Note Raspberry Pi 4Bを用いる場合は、e-Manualを参考に通常のTurtleBot3と同様のセットアップ手順によりネットワークの設定を行ってください。
- NUC（master PC）側
- NUC PCが繋がれたWIFIのIPアドレスを取得します。
$ ifconfig
「wlp2s0」の「inet addr」に書いてある192.168.X.XXXのようなIPをメモしておきます。
Note
192.168.X.XXXの「X」という文字を各PCのIPに応じて変更してください。
- 「~/.bashrc」のファイルにROS IPを設定します。
$ nano ~/.bashrc
ドキュメントの一番下に以下のように書きます。
export ROS_MASTER_URI=http://192.168.X.XXX:11311
export ROS_HOSTNAME=192.168.X.XXX
-
以上2行を追加したら、ファイルを保存するため、
Ctrl+s（保存）の次にCtrl+x（戻る）を押します。 -
最後にROS IPの変更点をターミナルに反映させます。
$ source ~/.bashrc
- リモートPC（remote PC）側
- 前のNUC PCのIPアドレスを確認し、メモしておきます。（192.168.X.XXX）
- リモートPC側のIPアドレスを
ifconfigのコマンドで確認して、メモしておきます。（192.168.X.YYY） - 「~/.bashrc」のファイルにROS IPを設定します。
$ nano ~/.bashrc
ドキュメントの一番下に以下のように書きます。
export ROS_MASTER_URI=http://192.168.X.XXX:11311
export ROS_HOSTNAME=192.168.X.YYY
-
以上2行を追加したら、ファイルを保存するため、
Ctrl+s（保存）の次にCtrl+x（戻る）を押します。 -
最後にROS IPの変更点をターミナルに反映させます。
$ source ~/.bashrc
Turtlebot3のBig Wheel 3RSモデルには、デフォルトとして「Realsense D435」のデプスカメラが搭載されています。ここでは、レポジトリのセットアップ手順を説明します。
Warning 以下の手順はリモートPC側に行われます。
- カメラ設定
まず、必要なパッケージをインストールします。
- ROS Wrapper for Intel® RealSense™ Devices（公式サイトより）
$ sudo apt-get install ros-$ROS_DISTRO-realsense2-camera
$ cd ~/catkin_ws/src
$ git clone https://github.com/ROBOTIS-JAPAN-GIT/realsense-ros_jp_custom
$ cd ~/catkin_ws
$ catkin_make
Note realsense-rosの設定手順のついて詳しく公式のGitHubに参照してください。
次に、シミュレーション環境でもRealsense D435を使えるように、次のレポジトリもダウンロードします。
$ cd ~/catkin_ws/src
$ git clone https://github.com/pal-robotics/realsense_gazebo_plugin
$ cd ~/catkin_ws
$ catkin_make
- LiDAR設定
TurtleBot3 Big Wheel 3RSでは、通常のTurtleBot3と同じくLDS-01もしくはLDS-02を使用します。そのため、e-Manualと同様の手順でセットアップを行ってください。
TurtleBot3 Big Wheel 3RSにはGazeboという物理演算を考慮したシミュレーション環境も備えています。基本的に、シミュレーションのパッケージをダウンロードするだけで、すぐに使うことができます。
$ cd ~/catkin_ws/src/
$ git clone -b noetic-jp-devel https://github.com/ROBOTIS-JAPAN-GIT/turtlebot3_simulations_jp_custom
$ git clone https://github.com/robotics-upo/lightsfm
$ cd lightsfm
$ make
$ sudo make install
$ cd ~/catkin_ws && catkin_make
この時点に付いたら、環境のセットアップは完了となります。これから、Turtlebot3 Big Wheel 3RSモデルを実際に動かしてみましょう。動作方法は、e-Manualの「Bring-Up」のままで進めば大丈夫です。
Note sshよりNUCに繋ぐとき、NUCのIPアドレス（192.168.X.XXX）を使用することになります。
そして、新しいターミナルを開くたびに、Turtlebot3のモデルも指定してください。
$ export TURTLEBOT3_MODEL=big_wheel_3rs
$ export TURTLEBOT3_PLAT=false
Note 新しい端末をたちが得るたびに、以上のコマンドを実行する必要があります。そして、
big_wheel_3rs以外にも、burger,waffle_pi,big_wheel,pizza等というモデルもあります。
- まずNUC側でroscoreを起動します。
$ roscore
- NUC側でTurtlebot3 Big Wheel 3RSのbring-upコマンドを実行します。
$ roslaunch turtlebot3_bringup turtlebot3_robot.launch
- 必要であれば、リモートPC側でTeleOPを実行します。
$ roslaunch turtlebot3_teleop turtlebot3_teleop_key.launch
- SLAM (地図生成) + Navigation
通常のTurtleBot3と同じ手順で実行できますので、公式のe-Manualの「SLAM」や「Navigation」に従って進めてください。
動作方法は、e-Manualの「1.1.2. Launch Simulation World」の項目ままで進めば大丈夫です。
$ export TURTLEBOT3_MODEL=big_wheel_3rs
$ export TURTLEBOT3_PLAT=false
$ roslaunch turtlebot3_gazebo turtlebot3_empty_world.launch
Note
empty_world以外にも、house,simulation,stage_1などという環境もあります。そして、ROBOTIS日本支店カスタムのワールドもあります。現時点では、turtlebot3_jp_world_empty,turtlebot3_jp_world_static,turtlebot3_jp_world_dynamic,turtlebot3_jp_world_corridor_pedestrianの4種類のワールドを用意しています。
| モデル名 | 画像 |
|---|---|
| turtlebot3_jp_world_static |  |
| turtlebot3_jp_world_dynamic |  |
| turtlebot3_jp_world_corridor_pedestrian |  |
| turtlebot3_jp_world_corridor_pedestrian (rgbd) |  |
| 部品名 | 型番 | 個数 | 購入リンク |
|---|---|---|---|
| TurtleBot3 Waffle Pi | --- | 1 | here |
| NUC 11 Pro Kit NUC11TNHv7 | BNUC11TNHV70000 | 1 | here |
| Realsense D435 | --- | 3 | here |
| 車輪(5inch) | --- | 2 | here |
| --- | --- | --- | here |
詳細なパーツのリストとモデルの設計は、Turtlebot3 Friends: Big Wheel 3RSのOnShapeドキュメントで確認できます。
| 項目 | Pizza | Big Wheel 3RS |
|---|---|---|
| 最大直進速度 | 0.35 m/s | 0.50 m/s |
| 最大回転速度 | 1.49 rad/s | 3.41 rad/s |
| 最大ペイロード | 30kg | |
| サイズ（長さ x 幅 x 高さ） | 434.94mm x 489.10mm x 261.54mm | 281mm x 306mm x 170.30mm |
| 重量 | ||
| 乗り上げ可能高さ | ||
| 動作時間 | ||
| 充電時間 | ||
| コンピュータ | NUC10i7FNHN | Raspberry Pi |
| MCP | Intel® Core™ i7-10710U Processor (12M Cache, up to 4.70 GHz) | 32-bit ARM Cortex®-M7 with FPU (216 MHz, 462 DMIPS) |
| リモートコントローラ | - | - |
| アクチュエータ | XM540-W150 | XM430-W210 |
| LiDAR | SICK TiM571 | 360 Laser Distance Sensor LDS-01 or LDS-02 |
| カメラ | Realsense D435 | Realsense D435 |
| IMU | Gyroscope 3 Axis | Gyroscope 3 Axis |
| Accelerometer 3 Axis | Accelerometer 3 Axis | |
| 供給入力端子 | 3.3V / 800mA, 5V / 4A, 12V / 1A | |
| I/Oピン | GPIO 18 pins, Arduino 32 pin | |
| 周辺機器 | UART x3, CAN x1, SPI x1, I2C x1, ADC x5, 5pin OLLO x4 | |
| DINAMIXELポート | RS485 x 3, TTL x 3 | RS485 x 3, TTL x 3 |
| オーディオ | 複数ブザービート使用可能 | 複数ブザービート使用可能 |
| LED使用可能 | User LED x 4 | User LED x 4 |
| LEDステータス | Board status LED x 1, Arduino LED x 1, Power LED x 1 | Board status LED x 1, Arduino LED x 1, Power LED x 1 |
| ボタンとスイッチ | Push buttons x 2, Reset button x 1, Dip switch x 2 | Push buttons x 2, Reset button x 1, Dip switch x 2 |
| バッテリ | マキタ互換バッテリー BL1490 14.4v 9Ah | Lithium polymer 11.1V 1800mAh / 19.98Wh 5C |
| PC接続 | USB | USB |
| ファームウェア更新 | USB経由, JTAG経由 | USB経由, JTAG経由 |
| 電力アダプタ | Input : 100-240V, AC 50/60Hz, 1.5A @max, Output : 12V DC, 5A | Input : 100-240V, AC 50/60Hz, 1.5A @max, Output : 12V DC, 5A |