dynamixel_workbench_controllers

概要

本パッケージは，DynamixelサーボモーターをROSから駆動するためのコントローラであるオリジナルのdynamixel_workbench_controllersを，ROS2に対応するよう修正したものです．

背景

ROS1では，ROBOTIS社からdynamixel_workbenchパッケージが提供されており，この中にdynamixel_workbench_controllersが含まれていました．これは，dynamixel_workbench_msgsに定義されたサービスやメッセージを介して，ROSからDynamixelサーボモーターを制御するためのものです．

ところが，ROS2ではdynamixel_workbench_msgsは引き続き提供されているものの，dynamixel_workbench_controllersは終息してしまいました．そこで，その代替として，本パッケージは同様の機能を持つROS2ノードを提供します．

なお，ros2_controlに準拠したDynamixel制御パッケージとしてdynamixel_hardwareがROS2公式リポジトリから配布されています．ハードウェアの制御をros2_control対応にしておけば既存のros2_control準拠の様々なコントローラを利用できるようになりますので，移動台車や多関節アームを制御する場合はこちらを検討する方が良いかもしれません．

インストール

本パッケージは，Jazzy distributionで動作確認しています．

予め，次の2つの依存パッケージをインストールしておいてください．

$ sudo apt install ros-jazzy-dynamixel-workbench-toolbox ros-jazzy-dynamixel-workbench-msgs

そして，githubからdynamixel_workbench_controllersを入手し，devel-aistブランチを取り出します．

$ cd ros2_ws/src
$ git clone https://github.com/Automation-Research-Team/dynamixel_workbench_controllers
$ cd dynamixel_workbench_controllers
$ git checkout devel-aist

最後に，ワークスペース全体をコンパイルしてください．

$ cd ros2_ws
$ colcon build

dynamixel_workbench_controllersノード

ノードの機能

dynamixel_workbench_controllersノードは，USB=シリアル変換インタフェースU2D2のコントローラであり，それに接続されている1台以上のDynamixelサーボモーターを制御します．主に，次の3つの機能があります．

• ~/dynamixel_command サービス（dynamixel_workbench_msgs/DynamixelCommand型）を介してクライアントからのリクエストを受信し，制御命令を指定されたモーターに伝えてハードウェアを動かす
• ~/joint_trajectory トピック（trajectory_msgs/JointTrajectory型）から関節角空間における軌道を受信し，それをモーターに転送してハードウェアを動かす．多関節アームやパン=チルト雲台の制御を想定
• ~/cmd_vel トピック（geometry_msgs/Twist型）から2次元平面上の直交座標空間における並進・回転速度を受信し，それを左右の車輪の回転速度に変換しモーターに転送してハードウェアを動かす．差動二輪型移動台車の制御を想定

また，サービス，トピック，パラメータ等の名前は，オリジナルのdynamixel_workbench_controllersのそれに一致させています．

なお，ROS1の公式サイトにもdynamixel_workbench_controllersに関する記述がありますが，この情報は古く，上記オリジナルバージョンにも整合していないので，本パッケージとは無関係です．

ROSサービス

• ~/dynamixel_command（dynamixel_workbench_msgs/DynamixelCommand型）：制御コマンドを指定されたIDを持つモーターに送る

コマンドのリクエストは，次の4フィールドから成ります．

• command (type: string): 通常使われないので，空文字列でOK
• id (type: uint8): コマンドの送り先となるモーターのID
• address (type: string): コマンド名．Dynamixel機種一覧にある個々のモーターのControl TableのData Nameの欄にある名前を記述
• value (type: int32): コマンドで与える指令値

ROSトピック

• ~/joint_trajectory（trajectory_msgs/JointTrajectory型）：MoveIt等によって生成された関節角空間における軌道をsubscribe
• ~/cmd_vel（geometry_msgs/Twist型）：JoyStick等によって生成された2次元直交座標空間における並進・回転速度をsubscribe
• ~/dynamixel_state（dynamixel_msgs/DynamixelStateList型）：U2D2に接続されている全てのモーターの状態をpublish
• joint_states（sensor_msgs/JointState型）：U2D2に接続されている全てのモーターの回転角，回転速度およびトルクをpublish

ノードパラメータ

• usb_port (type: string): U2D2を接続するPCのUSBポート名 (default: /dev/ttyUSB0)
• dxl_baud_rate (type: int64): U2D2とモーターを接続するシリアルラインの通信速度 (default: 1000000 baud)
• dxl_read_period (type: float): ~/dynamixel_stateトピックに出力されるモーターの状態を取得する時間間隔 (default: 0.01 sec)
• dxl_write_period (type: float): ~/joint_trajectoryトピックから入力された関節角軌道をモーターに送信する時間間隔 (default: 0.01 sec)
• use_joint_states_topic (type: bool): trueならばjoint_statesトピックをpublishする (default: false)
• use_moveit (type: bool): trueならば~/joint_trajectoryトピックでsubscribeした関節角軌道上の通過点(waypoint)をそのままモータに送る．waypointはdxl_write_periodで指定された間隔で次々に送られるので，waypointが疎な場合，モーターは非常に高速に動くことになる．これに対し，falseならば，subscribeされた軌道のwaypoint間をさらに補間した上でモーターに送る (default: false)
• mobile_robot_config.separation_between_wheels (type: float): 差動二輪型移動台車の車輪間隔．この値が0以下ならば~/cmd_velトピックはsubscribeされない (default: 0.0 meters)
• mobile_robot_config.adius_of_wheel (type: float): 差動二輪型移動台車の車輪半径．この値が0以下ならば~/cmd_velトピックはsubscribeされない (default: 0.0 meters)
• dynamixel_info (type: string): U2D2に接続される全Dynamixelサーボモーターの設定（モーターのID等）を記述するYAMLファイルへのパス．file:///xxx/yyy/zzz.yamlもしくはpackage://package_name/xxx/yyyy/zzz.yamlのいずれかの形式で指定する．前者は絶対パスで指定し，後者はROS2パッケージ下のファイルを参照する．省略不可

ノードの起動

注意

本ノードはrclcppのコンポーネントとして実装されており，コンポーネントコンテナにロードして使用します．このとき，launchファイルにあるように，必ずマルチスレッド対応のコンテナ(component_container_mt)にロードしてください．複数のコールバックグループを使用し，マルチスレッドで実行することを前提にしていますので，シングルスレッドコンテナ(component_container)にロードするとデッドロックに陥ってハングします．

設定ファイルの準備

次の2つの設定ファイルが必要です．

• ノードパラメータ設定ファイル: 上述のノードパラメータを設定するYAMLファイル．サンプルはここ
• モータパラメータ設定ファイル: モーターの設定YAMLファイル．ノードパラメータ設定ファイルのdynamixel_infoフィールドから参照される． 記述方法はDynamixelのマニュアルに従う．サンプルはここ

起動方法

次のコマンドを投入して起動します．

$ ros2 launch dynamixel_workbench_controllers launch.py [name:=<node_name>] [config_file:=<config_file>] [container:=<container_name>] [external_container:=true]

• name: ノードに与える名前 (default: basic_driver)
• config_file: ノードパラメータ設定ファイルへのパス (default: default.yaml)
• container: ノードのロード先となるコンポーネントコンテナの名前 (default: dynamixel_workbench_container)
• external_container: trueならば，containerに指定した名前で別途起動していた既存のコンテナにロード．falseならば，containerに指定した名前で新たにコンテナを起動し，それにロード (default: false)

dynamixel_workbench_controllersの使用例

本ノードが提供するサービス ~/dynamixel_command を利用して，Dynamixelモーターによって駆動される2指グリッパを制御するコントローラ precision_tool_controller がありますので．ご参照ください．