RTミドルウェアの学習を目的とした安価で入手容易なロボット上での実行環境の構築(埼玉大学 琴坂 信哉)

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概要

本RTミドルウェア学習環境は,安価かつ入手容易な多人数向け&初心者向けの学習環境です.特に,実行するハードウェアを再現するのに必要な情報も含めて公開することにより,安価に構築でき,かつ修正,改善が容易になるように設計されております.また,本学習環境では,リファレンスロボット用に提供されている移動機能に関するRTC群を再利用できるだけの環境を用意しており,移動機能に関しては,リファレンスロボットを用いて学習するのと同等の学習効果を期待できます.

特徴

  • 安価な移動ロボットを開発
  • 移動に関する最低限の機能を搭載した3輪移動ロボットを開発
  • コストは3988円
  • ロボットが持つ移動するための機能がリファレンスロボットと見かけ上同等
  • リファレンスロボット上で動作するRTC群「来訪者受付システム」の移動機能に関する部分を再利用
  • リファレンスロボットから取得していた情報で3輪移動ロボットでは取得できない情報は,動力学シミュレータOpenHRP3を用いて取得
  • リファレンスロボットを用いて学習を行うのと同等の学習効果が期待できる
  • 配布や入手が容易
  • ソフトウェアとハードウェア両面でオープンソース
  • ロボットを自分で製作できるため自由な改良が可能

システム構成

system1
(図1:来訪者受付システムの移動機能に関するRTC群を用いたRTミドルウェア実行環境)
system2
(図2)

仕様

  • 言語:C++
  • 動作確認OS:Ubuntu 10.04 LTS
  • コンポーネント群
  • 再利用するRTC
    • 来訪者受付システムVer1.0
    • PositionInput:目的地入力
    • PathPlanning:経路計画
    • Navigation:経路走行
    • PathFollower:軌跡追従
    • Urg_to_Obstacles:障害物検知
    • ObstacleMonitor:障害物モニタ
    • CollisionDetection:衝突判定
    • ObstacleAvoidance:回避行動
    • SwitchInputRTC:自律と操作の入替え(本学習環境では操作による移動は未実装)
    • Odometry:オドメトリ推定
    • LocalizeCenter:自己位置姿勢推定
    • DispPosition:位置表示
    • ProxyRTC
    • ysugaさんのysuga.netにて公開されている「SerialPortRTC」を参考にProxyRTCを作成しました
    • SerialPortRTC:シリアルポート経由でのデータの送受信が可能となります
    • ProxyRTC:RTC群と3輪移動ロボットとでRS232C通信が可能となります
  • 【新規作成するRTC】
    • DataConversionRTC
    • 来訪者受付システムVer1.0内にある,シミュレーション用RTC「MotorControl」のアルゴリズムを再利用しました
    • MotorControl:再利用したアルゴリズムは,入力された目標速度をOpenHRP3のロボットモデルへ渡すトルクに変換する部分です
    • DataConversionRTC:入力された目標速度を,3輪移動ロボットへ渡す動作指令値と,OpenHRP3のロボットモデルへ渡すトルクに変換することができます
    • CommunicationWithOpenHRP3
    • OpenHRP3のロボットモデルと通信します
    • OpenHRP3のコントローラブリッジです
    • DataIntegrationRTC
    • CommunicationWithOpenHRP3とProxyRTCの出力を統合して,来訪者受付システムのRTC群へ渡します

RTミドルウェア学習環境実行例

sample
(図3 RTミドルウェア学習環境実行例)

ライセンス

修正BSDライセンスに基づき配布致します.
ただし,再利用するRTCについては,各モジュールのライセンス条項に帰属します.

ダウンロード


まず,ユーザマニュアルをダウンロードしてください.
1章から順に読むことで本RTミドルウェア学習環境の仕様などを十分に理解することができます.また,3章と4章を見て頂ければ,他の章の説明を読まなくともRTミドルウェア学習環境を使用することが可能なため,まず使用したいという方は該当の章よりご覧ください.
なお,ユーザマニュアル内で示す「ホームページ」とは,本Webページのことです.

ユーザマニュアル

表紙,目次:ユーザマニュアル目次.pdf
1.はじめに:ユーザマニュアル1章.pdf
2.概要:ユーザマニュアル2章.pdf
3.RTミドルウェア学習環境を使う前の準備:ユーザマニュアル3章.pdf
4.RTミドルウェア学習環境を使う:ユーザマニュアル4章.pdf
5.おわりに:ユーザマニュアル5章.pdf
6.参考URL:ユーザマニュアル6章.pdf

全章pdf一括ダウンロード:ユーザマニュアル全章.zip

RTC

DataConversionRTC,CommunicationWithOpenHRP3:DataConversionRTC.zip
DataIntegrationRTC:DataIntegrationRTC.zip

3輪移動ロボット・ハードウェア情報

部品表:部品表.zip
電子回路図:電子回路図.zip
ガーバデータ:ガーバデータ.zip
PICプログラム:PICプログラム.zip

シミュレーション環境

3.5 経路・経由点が記してある地図の作成:3.5章.zip
3.6 シミュレーション環境の作成:3.6章.zip

一括ダウンロード:一括ダウンロード.zip

更新履歴

2011/11/8 – 本ページ公開

問い合わせ先

埼玉大学工学部機械工学科所属 高橋直希
E-Mail:s08tm049@mail.saitama-u.ac.jp

埼玉大学 設計工学研究室
〒338-8570 埼玉県さいたま市桜区下大久保255

http://design.mech.saitama-u.ac.jp/

謝辞

本RTミドルウェア学習環境は,独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「次世代ロボット知能化技術に関する研究開発の総合的展開」の支援を受けて実施されました.記して感謝の意を表します.また,来訪者受付システムの再利用にあたり富士ソフト株式会社,独立行政法人産業技術総合研究所,RTC再利用センターの皆様に多大なるご助言を承りました,本学習環境の開発にあたりysuga様のホームページを参考にさせて頂きました.本学習環境で用いる3輪移動ロボットの開発には,本学の先輩諸氏にご協力をいただきました.心から感謝致します.

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