Bras Robot Arduino ROS2

• Bras robot low-cost
• Pilotage des servomoteurs : TTL, RS232, RS485
• SO-ARM100

Bras robot low-cost

Modèles commerciaux fermés

Niryo Ned 2

https://niryo.com/fr/produit/bras-robotise-6-axes/ 

https://github.com/NiryoRobotics 

DAGU Six-servo Robot Arm

• 5DOF Manipulateur + 1DOF Pince
• 6 servos
  • 3x 13 kg.cm torque metal gear, 40.4 * 19.8 * 36 mm, 48g, 0.22s/60°
  • 1x 3.2 kg.cm, 39.5 x20.0x35.5mm, 41g, 0.27s/60°
  • 2x 2.3 kg.cm, 28 x14x29.8mm, 18g, 0.13/60°
• Carte de contrôle AREXX Intelligence Centre

https://seafile.unistra.fr/d/693101e6046d4819a3af/ 

https://arexx.com/product/robot-arm/ 

www.arexx.com.cn 

Modèles Open Source

https://github.com/AntoBrandi/Robotics-and-ROS-2-Learn-by-Doing-Manipulators 

Open Manipulator-X

https://emanual.robotis.com/docs/en/platform/openmanipulator_x/specification/#specification 

• 5 DOF Manipulateur + 1 DOF Pince
• 6x Dynamixel XM430-W350 https://emanual.robotis.com/docs/en/dxl/x/xm430-w350/ 
• Carte de contrôle Robotis OpenCR1.0 https://emanual.robotis.com/docs/en/parts/controller/opencr10/ 
  

SO-ARM100

https://github.com/TheRobotStudio/SO-ARM100 

• 5 DOF Manipulateur + 1 DOF Pince
• 6 servos Feetech STS3215 https://www.feetechrc.com/en/2020-05-13_56655.html 
  
• Waveshare Serial Bus Servo Driver Board https://www.waveshare.com/wiki/Bus_Servo_Adapter_(A) 
• OU
• Feetech FE-URT-1 https://www.feetechrc.com/FE-URT1-C001.html 

https://github.com/huggingface/lerobot/blob/main/examples/10_use_so100.md 

https://medium.com/@sarohapranav/my-experiences-and-tips-for-creating-a-robotic-so100-arm-3df779a4aae7 

https://github.com/JafarAbdi/ros2_so_arm100 

Cartes de contrôle

OpenCR1.0

https://emanual.robotis.com/docs/en/parts/controller/opencr10/ 

• STM32F746ZGT6 / 32-bit ARM Cortex®-M7 with FPU (216MHz, 462DMIPS)
  Reference Manual, Datasheet
• Programmer : ARM Cortex 10pin JTAG/SWD connector
  USB Device Firmware Upgrade (DFU)
  Serial
• Digital I/O
  
  • 32 pins (L 14, R 18) *Arduino connectivity
  • 5Pin OLLO x 4 
  • GPIO x 18 pins 
  • PWM x 6
  • I2C x 1
  • SPI x 1
• Communication Ports
  • USB x 1 (Micro-B USB connector/USB 2.0/Host/Peripheral/OTG)
  • TTL x 3 (B3B-EH-A / DYNAMIXEL)
  • RS485 x 3 (B4B-EH-A / DYNAMIXEL) 
  • UART x 2 (20010WS-04)
  • CAN x 1 (20010WS-04)

Waveshare Serial Bus Servo Driver Board

 https://www.waveshare.com/wiki/Bus_Servo_Adapter_(A) 

• Supports connecting to a host or MCU 
• up to 253 ST/SC series serial bus servos
• RS485
• UART pour contrôle depuis Arduino, ESP32, STM32 (RX-RX, TX-TX)
• USB pour contrôle via Raspberry, Jetson ou PC
• 9~12.6V voltage input (the input voltage and the servo voltage must be matched)

Feetech FE-URT-1 

https://www.feetechrc.com/FE-URT1-C001.html 

AREXX Intelligence Centre

https://seafile.unistra.fr/d/693101e6046d4819a3af/ 

• atmega168 MCU
• RS232
• default baud rate is 115.2k
• Wifi wireless control reserve the ISP downloaded, you can download the MCU controller program using the STK500 ISP cable

• dual - Power Supply
  • 6 ~ 12 V SCM power
  • 4.8 ~ 6 V, 1.2A servo motor power [servo motor power supply Road 1-16 respectively, a 17-32 road supply port])

Servomoteurs

Dynamixel XM430-W350

https://emanual.robotis.com/docs/en/dxl/x/xm430-w350/ 

• 4.1 [N.m] (at 12.0 [V], 2.3 [A])
• 46 [rev/min] (at 12.0 [V])
• 10.0 ~ 14.8 [V]
• Operating Modes
  • Current Control Mode
  • Velocity Control Mode
  • Position Control Mode (0 ~ 360 [°])
  • Extended Position Control Mode (Multi-turn)
  • Current-based Position Control Mode
  • PWM Control Mode (Voltage Control Mode)
• baud rate 9,600 [bps] ~ 4.5 [Mbps]
• TTL Half Duplex Asynchronous Serial Communication with 8bit, 1stop, No Parity
• RS485 Asynchronous Serial Communication with 8bit, 1stop, No Parity

Feetech STS3215

https://www.feetechrc.com/en/2020-05-13_56655.html 

Pilotage des servomoteurs : TTL, RS232, RS485

Modes de contrôle des servomoteurs

Regarder la classification des constructeurs permet de se rendre compte des différentes manières de piloter un servomoteur :

• Feetech https://www.feetechrc.com/
  
• Robotis :
  • https://www.robotis.fr/index.php?id_category=7&controller=category
  • https://emanual.robotis.com/docs/en/dxl/
  • https://www.dynamixel.com/ 
    
  • https://www.dynamixel.com/whatisdxl.php 
    

Cela va donc du contrôle PWM jusqu'aux bus et protocoles industriels :

• Servos de modélisme asservis en position "servo 180°" ou en vitesse "servo 360°" via signal PWM
  • Feetech "PWM series servo" https://www.feetechrc.com/pwm%20series%20servo.html 
    
  • https://arduino.blaisepascal.fr/conversion-numeriqueanalogique-pwm/ 
  • https://arduino.blaisepascal.fr/communication-2/ 
    
  • https://arduino.blaisepascal.fr/premiers-pas/faire-tourner-les-servos-2/ 
    
  • https://arduino.blaisepascal.fr/servo-suiveur/ 
  • https://arduino.blaisepascal.fr/les-servomoteurs/ 
    
  • https://arduino.blaisepascal.fr/controle-dun-servomoteur/ 
    
• Servos pédagogiques Dynamixel "série X" ou Feetech "Smart Serial Bus Servo"
  • TTL, ex. Feetech STS3235
    
  • RS485, ex. Feetech SMS..
• Servos professionnels Dynamixel "série P" ou Feetech "Modbus RTU Series Servo", par ex. 
  
  • Modbus RTU https://celka.fr/ocw/plc-control/modbus/intro-modbus/intro/ 
    
  • Modbus TCP https://celka.fr/ocw/plc-control/modbus/modbus-tcp/modbus-tcp/ 
    

Introduction au contrôle PLC

https://celka.fr/ocw/plc-control/modbus/intro-modbus/intro/ 

Protocoles de communication

Dynamixel :

• Dynamixel Protocol 2.0 https://emanual.robotis.com/docs/en/dxl/protocol2/ 
  
• Modbus RTU pour les Dynamixel Pro (PH, RH, PM) https://emanual.robotis.com/docs/en/dxl/p/ph42-020-s300-r/#protocol-type13 
  

Feetech :

• Modbus RTU pour les modèles : https://www.feetechrc.com/modbus-rtu%20series%20servo.html
  • Exemple servo 24V 24kg  https://www.feetechrc.com/24v-24kgcm-modbus-rtu%E8%88%B5%E6%9C%BA.html 
    

https://esp32io.com/tutorials/esp32-rs485 

SO-ARM100

LeRobot sur Ubuntu

Installation

• Installer Miniconda pour Linux : l'environnement de développement Python

wget https://repo.anaconda.com/miniconda/Miniconda3-latest-Linux-x86_64.sh
# Vérifier que la clé SHA256 de Miniconda3-latest-Linux-x86_64.sh ici : https://repo.anaconda.com/miniconda/ correspond à :
sha256sum ~/Miniconda3-latest-Linux-x86_64.sh
bash ~/Miniconda3-latest-Linux-x86_64.sh
source ~/.bashrc

• Créer et activer l'environnement Conda

conda create -y -n lerobot python=3.10
conda activate lerobot
git clone https://github.com/huggingface/lerobot.git ~/lerobot
conda install ffmpeg -c conda-forge
cd ~/lerobot && pip install -e ".[feetech]"

Ne pas activer conda au démarrage : conda config --set auto_activate_base false

Ne pas configurer le shell pour initialiser conda au démarrage : conda init --reverse $SHELL

Configurer les servomoteurs

La carte FE-URT-1 fournie par Feetech n'est pas détectée à cause d'un conflit avec un paquet de brail. On le désinstalle : 

sudo apt-get autoremove brltty

https://askubuntu.com/questions/1321442/how-to-look-for-ch340-usb-drivers/1472246#1472246 

https://github.com/huggingface/lerobot/blob/main/examples/10_use_so100.md#c-configure-the-motors 

• Brancher la carte
• Trouver l'interface USB sur laquelle est branchée la carte, par ex. /dev/ttyACM0
  

python lerobot/scripts/find_motors_bus_port.py

• Changer les droits sur le interfaces USB

sudo chmod 666 /dev/ttyACM0
sudo chmod 666 /dev/ttyACM1

• Ouvrir Codium > File > Open Folder > admin_ros/lerobot
• Modifier le fichier de config

gedit ~/lerobot/lerobot/common/robot_devices/robots/configs.py

• Chercher la config du So100 en ligne 436 class So100RobotConfig(ManipulatorRobotConfig):
• Remplacer port="/dev/tty.usbmodem58760431091", pour le leader_arms (L446) et le follower_arms (L463) par le port découvert
• Brancher les servos un à un à la carte puis lancer le script d'initialisation, en incrémentant l'ID à chaque fois :

python lerobot/scripts/configure_motor.py \
  --port /dev/tty.usbmodem58760432961 \
  --brand feetech \
  --model sts3215 \
  --baudrate 1000000 \
  --ID 1

• Au fur et à mesure les brancher en série et/ou noter l'ID sur le moteur

Construction et assemblage mécanique

• Suivre le guide d'assemblage
  https://github.com/huggingface/lerobot/blob/main/examples/10_use_so100.md 

ROS2 et MoveIt2

Installer les paquets ROS2 du SO-ARM100 :

• Cloner le paquet dans un workspace ROS2 https://github.com/JafarAbdi/ros2_so_arm100 
  
• Cloner le submodule https://github.com/TheRobotStudio/SO-ARM100 dans so_arm100_description/SO-ARM100 (https://www.freecodecamp.org/news/how-to-use-git-submodules/)
• Ou simplement :

mkdir -p ~/ws_so_arm100/src
cd ~/ws_so_arm100/src
git clone --recurse-submodules https://github.com/JafarAbdi/ros2_so_arm100
cd ~/ws_so_arm100
sudo rosdep init
rosdep update && rosdep install --ignore-src --from-paths src -y
colcon build --symlink-install # dans une VM ajouter --parallel-workers 1
source install/setup.bash
ros2 launch so_arm100_moveit_config demo.launch.py hardware_type:=mock_components # hardware_type:=real for running with hardware

Tester la démo en simulation :

• Lancer un des scripts : https://github.com/JafarAbdi/ros2_so_arm100?tab=readme-ov-file#usage 
  

Pilotage ST3215 depuis un ESP32

https://github.com/sepastian/ESP32_ST3215