EV3上で動作するRTCの作成方法

このページではLEGO Mindstorms EV3上で動作するRTCの作成を行います。

動画

以下の作業は全てev3devにリモートログインして実行してください。

ev3dev-langの導入

以下のコマンドでev3dev.luaを入手してください。

$ git clone -b master https://github.com/Nobu19800/ev3dev-lang

ev3devの動作確認

ev3dev-lang/lua/ev3dev.luaを適当な場所にコピーしてください。 ev3dev.luaと同じディレクトリにLuaファイル(今回はtest_ev3.lua)を作成してください。

以降はtest_ev3.luaを編集して動作確認します。

ev3devモジュールのロード

test_ev3.luaに以下のように記述することでev3devモジュールをロードしてください。

require 'ev3dev'

タッチセンサでオンオフを検出

-- タッチセンサ初期化
s = TouchSensor()
-- ポートを指定する場合は、引数でポートを指定する。
-- s = TouchSensor("in1")
-- 接続したか確認
print(s:connected())
-- オンオフの確認
print(s:pressed())

ジャイロセンサで角度を検出

-- ジャイロセンサ初期化
g = GyroSensor()
-- 接続したか確認
print(g:connected())
-- 角度の確認
print(g:value())

超音波センサで距離を検出

-- 超音波センサ初期化
u = UltrasonicSensor()
-- 接続したか確認
print(u:connected())
-- 距離の確認
print(u:value())

カラーセンサで反射光の強さを検出

-- カラーセンサ初期化
c = ColorSensor()
-- 接続したか確認
print(c:connected())
-- 反射光の強さの確認
print(c:value())

バッテリーの電圧を確認

print(Battery:voltageVolts())

Lモーター、Mモーターの位置制御

-- Lモーター初期化
l = LargeMotor()
-- 以下はMモーターの場合
-- m = MediumMotor()
-- 接続したか確認
print(l:connected())
-- 速度調整機能をオンにします
-- ev3devのstretchではオンオフを切り替えることができないためpcallで呼び出す
pcall(
	function()
		l:setSpeedRegulationEnabled("on")
	end
)

speed = 360
-- 速度の設定
-- カウント数を入力する
l:setSpeedSP(math.floor(speed/360*l:countPerRot()))

pos = 180
-- 位置の設定
-- カウント数を入力する
l:setPositionSP(math.floor(pos/360*l:countPerRot()))
-- 位置制御開始
l:setCommand("run-to-abs-pos")

Lモーター、Mモーターの速度制御

-- Lモーター初期化
l = LargeMotor()
-- 以下はMモーターの場合
-- m = MediumMotor()
-- 接続したか確認
print(l:connected())

-- 速度調整機能をオンにします
-- ev3devのstretchではオンオフを切り替えることができないためpcallで呼び出す
pcall(
	function()
		l:setSpeedRegulationEnabled("on")
	end
)

speed = 360
-- 速度の設定
-- カウント数を入力する
l:setSpeedSP(math.floor(speed/360*l:countPerRot()))
-- 速度制御開始
l:setCommand("run-forever")
-- 標準入力待ち
io.read()
-- 停止
l:setCommand("stop")

RTC作成

RTC BuilderによるRTCの基本的な作成手順は以下のページを参考にしてください。

RTC作成手順

上のページの作成手順に従って、以下の仕様のRTCを作成してください。

基本プロファイル


モジュール名	EV3Sample

アクティビティ

onActivated、onDeactivated、onExecuteを有効にしてください。

インポート


ポート名	velocity
データ型	TimedVelocity2D

アウトポート


ポート名	touch
データ型	TimedBooleanSeq

EV3Sample.luaの編集

先頭付近でev3devのモジュールのロードを行ってください。 ev3dev.luaはEV3Sample.luaと同じディレクトリに配置してください。

require 'ev3dev'

onActivated関数を以下のように編集してください。タッチセンサ、Lモーターの初期化を行います。

	function obj:onActivated(ec_id)
		-- ポート1に接続したタッチセンサの初期化
		self._touchsensor1 = TouchSensor("in1")
		-- 接続失敗でエラーに遷移
		if not self._touchsensor1:connected() then
			return self._ReturnCode_t.RTC_ERROR
		end
		-- ポート3に接続したタッチセンサの初期化
		self._touchsensor2 = TouchSensor("in3")
		-- 接続失敗でエラーに遷移
		if not self._touchsensor2:connected() then
			return self._ReturnCode_t.RTC_ERROR
		end

		-- ポートBに接続したLモーターの初期化
		-- 右側の車輪を回転させるモーター
		self._lmotor1 = LargeMotor("outB")
		-- 接続失敗でエラーに遷移
		if not self._lmotor1:connected() then
			return self._ReturnCode_t.RTC_ERROR
		end
		-- 速度調整機能をオンにする
		-- ev3devのstretchではオンオフを切り替えることができないためpcallで呼び出す
		pcall(
			function()
				self._lmotor1:setSpeedRegulationEnabled("on")
			end
		)

		-- ポートCに接続したLモーターの初期化
		-- 左側の車輪を回転させるモーター
		self._lmotor2 = LargeMotor("outC")
		-- 接続失敗でエラーに遷移
		if not self._lmotor2:connected() then
			return self._ReturnCode_t.RTC_ERROR
		end

		-- 速度調整機能をオンにする
		-- ev3devのstretchではオンオフを切り替えることができないためpcallで呼び出す
		pcall(
			function()
				self._lmotor2:setSpeedRegulationEnabled("on")
			end
		)
		
		return self._ReturnCode_t.RTC_OK
	end

onDeactivated関数を以下のように編集してください。 Lモーターを停止する処理を書きます。

	function obj:onDeactivated(ec_id)
		-- ポートAのLモーターを停止
		if self._lmotor1 ~= nil then
			self._lmotor1:setCommand("stop")
		end
		-- ポートCのLモーターを停止
		if self._lmotor2 ~= nil then
			self._lmotor2:setCommand("stop")
		end
		return self._ReturnCode_t.RTC_OK
	end

onExecute関数を以下のように編集してください。タッチセンサの値をOutPortから送信、InPortから受信した速度指令からLモーターの回転速度を計算して駆動する処理を書きます。

	function obj:onExecute(ec_id)
		-- 車輪の半径
		local wheelRadius = 0.028
		-- 車輪間の距離
		local wheelDistance = 0.108

		-- タッチセンサの値を格納
		self._d_touch.data = {self._touchsensor1:pressed(),
							  self._touchsensor2:pressed()}
		-- データにタイムスタンプを設定
		openrtm.OutPort.setTimestamp(self._d_touch)
		-- touchのOutPortからタッチセンサの値を送信
		obj._touchOut:write()

		-- velocityのInPortに入力がある場合
		if self._velocityIn:isNew() then
			-- データ読み込み
			local data = self._velocityIn:read()
			-- 直進速度vx、旋回角速度vaから左右の車輪の回転速度を計算
			local r = wheelRadius
			local d = wheelDistance/2.0
			local vx = data.data.vx
			local va = data.data.va
			local right_motor_speed = (vx + va*d)/r
			local left_motor_speed = (vx - va*d)/r

			-- モーター1回転当たりのカウントを取得
			local cpr1 = self._lmotor1:countPerRot()
			local cpr2 = self._lmotor2:countPerRot()
			
			-- 回転速度[rad]からモーターに指令するカウント数に変換
			local speed1 = right_motor_speed/(2*math.pi)*cpr1
			local speed2 = left_motor_speed/(2*math.pi)*cpr2


			-- モーターに回転速度を指令
			self._lmotor1:setSpeedSP(math.floor(speed1))
			self._lmotor1:setCommand("run-forever")

			self._lmotor2:setSpeedSP(math.floor(speed2))
			self._lmotor2:setCommand("run-forever")
		end

		return self._ReturnCode_t.RTC_OK
	end

動作確認

ネームサーバー起動

事前にネームサーバーの起動が必要です。

OpenRTM-aistを10分で始めよう！

※OpenRTM-aist 1.2以降ではRT System Editorにネームサーバー起動ボタンがあるため、手順が簡単になっています。

TkJoyStickコンポーネントの起動

TkJoyStickコンポーネントを入手して、TkJoyStickComp.exeを実行してください。

ダウンロード

FloatSeqToVelocityコンポーネントの起動

FloatSeqToVelocityコンポーネントを入手して、FloatSeqToVelocity.exeを実行してください。

ダウンロード

EV3起動、接続

EV3のタッチセンサ、Lモーターを以下のように接続して、電源を投入してください。

ポート	デバイス
ポート1	タッチセンサ(左)
ポート3	タッチセンサ(右)
ポートB	Lモーター(右)
ポートB	Lモーター(左)

RTC起動

EV3にTera Term等でリモートログインしてEV3Sample.luaをEV3に転送してください。

転送後、以下のコマンドを実行してください。 RTCの起動には1分程かかります。

$ lua EV3Sample.lua -o corba.endpoints:EV3のIPアドレス

RTSystem作成

まずRTCの起動に成功している場合は、以下のようにネームサービスビューにRTCが表示されます。 ev3dev1

Open New System Editorボタンを押してシステムダイアグラムを表示してください。 ev3dev6

ネームサービスビューからシステムダイアグラムにRTCをドラックアンドドロップしてください。 ev3dev3

TkJoyStick0のposのOutPortをFloatSeqToVelocity0のinのInPortに、FloatSeqToVelocity0のoutのOutPortをEV3Sample0のvelocityのInPortにドラックアンドドロップしてください。これで通信ができるようになります。 ev3dev7

All Activateボタンを押すとTkJoyStick0からデータが送信されるためEV3の操作ができるようになります。 ev3dev5