通過RA MCU和微型ROS簡化機(jī)器人設(shè)計(jì)流程

隨著工業(yè)4.0和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)的需求變得越來越重要。同時(shí)，市場需要提供易于使用的架構(gòu)，簡化設(shè)計(jì)流程，并顯著降低客戶在各種應(yīng)用中的設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。為了滿足市場需求，瑞薩電子提供了基于MCU的micro-ROS解決方案。micro-ROS是一個(gè)使用ROS 2的機(jī)器人控制系統(tǒng)的開源項(xiàng)目，ROS 2是第二代ROS（機(jī)器人操作系統(tǒng)），用于微控制器上的各種機(jī)器人系統(tǒng)。

在本篇文章中，您將了解用于微型ROS實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器手的最佳硬件和軟件平臺(tái)，這些平臺(tái)可以使用RA6系列MCU上的解決方案簡化設(shè)計(jì)過程。RA家族及其RA6系列MCU適用于需要以太網(wǎng)、CAN-FD、經(jīng)得起未來考驗(yàn)的安全性、大尺寸嵌入式RAM以及運(yùn)行閃存CoreMark?算法的低至107uA/MHz的低功耗物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。更多詳情，您可在后文“相關(guān)資料”中查看瑞薩RA系列網(wǎng)頁網(wǎng)址。

在瑞薩電子與合作伙伴eProsima的共同努力下，我們開發(fā)了一個(gè)機(jī)械手演示系統(tǒng)，通過在RA6M5MCU上的通信接口來控制機(jī)械臂，以展示基于MCU的機(jī)器人控制伺服電機(jī)的能力，如通過編程操作來抓取和改變物體位置的能力，以及通過游戲手柄與PC通信來進(jìn)行手動(dòng)操作的能力等。這個(gè)演示是使用商業(yè)OpenManipulator-X平臺(tái)開發(fā)的。

通過RViz（ROS可視化GUI）可操作物體塊，Rviz是機(jī)器人、傳感器和算法的通用3D可視化環(huán)境，用于將物體塊從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)。

圖1. 機(jī)器人手臂

圖2. 機(jī)器人手臂+基于ROS的機(jī)器人身體控制器（JP177）

圖3. 圖形用戶界面

RA6M5功能

通過即插即用的USB，使用micro-ROS與ROS 2通信；

機(jī)械手伺服的自動(dòng)和引導(dǎo)控制；

從伺服器中檢索機(jī)械手位置并在RViz上顯示；

看門狗：檢測(cè)通信問題，通過停止機(jī)械手運(yùn)動(dòng)措施來保證安全。

PC功能

運(yùn)行micro-ROS代理與開發(fā)板通信；

使用常規(guī)ROS 2推送器來發(fā)送游戲手柄命令；

顯示RViz上的機(jī)械手運(yùn)動(dòng)。

我們使用基于ROS的機(jī)器人身體控制器作為MCU平臺(tái)，在OpenManipulator-X中實(shí)現(xiàn)。瑞薩電子在成功產(chǎn)品組合網(wǎng)頁上介紹了使用RA6M5的基于ROS的機(jī)器人本體控制器的綜合系統(tǒng)級(jí)框圖。基于ROS的機(jī)器人本體控制器在微控制器上實(shí)現(xiàn)ROS 2節(jié)點(diǎn)，并在通用框架中實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)機(jī)器人與物聯(lián)網(wǎng)傳感器和設(shè)備之間的互操作性。在基于ROS的機(jī)器人本體控制器上，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以通過單線UART和RS-485控制多個(gè)伺服系統(tǒng)，這有助于降低各種應(yīng)用程序初始設(shè)計(jì)的開發(fā)成本和時(shí)間，如物流和倉庫的服務(wù)機(jī)器人、安全、農(nóng)業(yè)和醫(yī)療保健等。

基于ROS的機(jī)器人本體控制器系統(tǒng)框圖

EK-RA6M5（評(píng)估套件）是用于RA6M5的MCU評(píng)估套件，可用于一般評(píng)估，并且是micro-ROS組織官方支持的評(píng)估套件。該套件包含快速啟動(dòng)MCU評(píng)估所需的所有必要的硬件功能和預(yù)編程代碼。在micro-ROS GitHub頁面上，您可以在瑞薩電子e2studio和其他開發(fā)平臺(tái)下載支持RA6M5和RA6T2的micro-ROS軟件包。具體請(qǐng)?jiān)谖哪┎榭磎icro-ROS解決方案支持資源的鏈接。

eProsima評(píng)論：此解決方案演示了一個(gè)簡化的示例，說明如何將類似的方法應(yīng)用于更大、更復(fù)雜的工業(yè)場景，如倉庫或生產(chǎn)線。eProsima是一家專門提供針對(duì)機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)和汽車行業(yè)的中間件解決方案的公司。eProsima和瑞薩電子的合作將促進(jìn)基于嵌入式設(shè)備的新型機(jī)器人應(yīng)用的擴(kuò)展。micro-ROS彌合了微控制器和ROS 2之間的差距，高性能RA系列的官方支持使客戶能夠在工業(yè)4.0和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域進(jìn)行經(jīng)濟(jì)高效的開發(fā)。

來源：瑞薩電子

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審核編輯 黃宇