[7] ROS2 메카넘휠 모터 제어

ROS2를 이용하여 모터를 제어해보자

모터를 제어하기 위해서 다음과 같은 과정을 생각했다.

 

1. 사용자로부터 로봇의 원하는 선속도와 각속도를 받는다.

2. 메카넘휠 역기구학 계산을 적용하여 선속도와 각속도를 모터의 각속도로 받는다.

3. 각 모터의 각속도를 임베디드보드(아두이노)로 전송한다.

4. (현재속도/최대속도)*255 를 계산하여 PWM제어의 255에 대한 비로 변환해주고 구동한다.

 

구동 사양은 다음과 같다.

 

Laptop : 테스트할 때 사용

Jetson Nano(SBC) : 실제 적용

Arduino MEGA 2560 : 모터 구동

 

Laptop 혹은 SBC와 임베디드보드의 통신

사실 이 부분이 제일 힘들었다.

나름의 시행착오도 겪어가며 여러가지 방법을 고민했다.

보통 센서데이터 전송에는 Serial통신을 이용한다.

 

Serial통신에는 대표적으로 세 가지를 꼽는다.

1. UART

2. SPI

3. I2C

 

구현이 쉬운 순으로 따지면 ( 1 > 2 > 3 ) 이되고 속도로 따져보면 ( 2 > 3 > 1 )이다.

우선 가장 구현이 쉬울것으로 예상되는 UART통신을 시도해보았다.

 

방법 1

첫 번째로 시도한 방법이다. 각속도 데이터를 구분자 " , "로 구분하여 String타입의 데이터를 만들었다.

예를들어 전송하는 데이터는 다음과 같다.

"1.2,10.3,-20.5,30.5"

[1번모터 : 1.2, 2번모터 : 10.3, 3번모터 : -20.5, 4번모터 : 30.5] [rad/s]

이후 첫 번째 아두이노에서 데이터를 받아서 구분자의 인덱스로 1번과 2번모터의 각속도 데이터를 뽑아온다.

남은 두개의 각속도 데이터는 두 번째 아두이노로 넘겨준다.

이후 두 번째 아두이노에서 3번과 4번모터의 각속도 데이터를 뽑는다.

 

인터럽트I/O핀의 한계로 아두이노를 두 개씩이나 사용하게 되었다.

SBC보드의 USB포트를 하나만 쓰기 위해서 위와같은 방법을 고안했다.

 

하지만 데이터를 String 타입으로 받고 통신을 두 번이나 거치면서 딜레이가 어느정도 있는 것 같아 SPI통신을 적용해보고자 했다.

 

방법 2

두 번째로 시도한 방법은 SPI통신을 이용한 방법이다.

통신속도에서 이점이 있기 때문에 앞서 발생하는 딜레이를 조금이나마 줄일 수 있지 않을까 싶었다.

 

가장 어려웠던 점은 정보가 너무도 없었다는 것이다.

Google에 서칭하면 왠만해서는 다 해결가능하지만 이 SPI통신 관련한 예제는 찾기 정말 어려웠다.

그래도 어떻게든 적용은 해보자 싶어서 관련 내용을 찾아가며 하나 둘 해결해나갔다.

프로토 타입을 위한 시간이 너무 부족했고 계속되는 시행착오에 어려움을 겪으며 세 번째 방법을 생각했다.

 

덕분에 SPI에 대한 공부는 빠삭하게 한 것 같다.

 

방법 3

이 방법은 불필요하게 포트를 하나 더 사용해서 비추천하는 방법이다.

하지만 빠른 프로토타입을 위해서는 고려해볼만한 방법이였다.

포트 두 개를 열어주고 방법1과 비슷하게 데이터를 String타입으로 둘씩 쪼개서 전송해준다.

 

테스트 해본 결과 반응속도는 나쁘지 않았다.

노드 또한 각 시리얼 포트 이름을 달리하여 실행해주어야 한다.

이는 ROS2의 파라미터 기능과 복수노드 실행에 관해서 공부 후 적용해볼 계획이다.