• 2022/12/01
  • ルンバ

Roomba

②ルンバとのＩＦ

「iRobot® Create® 2 Open Interface」について

ラズパイとルンバを接続したり、ＥＳＰ３２とルンバを接続してリモート操作する事例が数多く報告されています。ルンバを操作するインターフェースコマンドがｉＲｏｂｏｔから公開されています。そのインターフェース仕様書を日本語にメモしました。ただただ本当にメモです

・インターフェースコマンドのダウンロード

６９２で使用できなかったコマンド

ルンバのインターフェース仕様が変わっているのか不明ですが、
・スタートコマンドで、PassiveModeではなくSafeModeになる
・セーフコマンドで、SafeModeでなくFullModeになる
・フルコマンドで、未定義モードになる
・リセットコマンドは全く効かない

また、ルンバがホームベースにいてバッテリ充電が低いときには、アスキーコードでルンバの状態を連続して送信してきます。電圧が低すぎるときは、セーフコマンドを送信しても全く無視されます。ルンバなりに問題ない状態でないとリモート操作はできないようです

スリープ状態からの起動・・・その１

ルンバＩＦの５番ピンはスリープからの起動にも用いられるようなので、トランジスタ経由で回路を組みました。RMB_WAKEUP信号にＨｉ→Ｌｏを出力することで起動されます

スリープ状態からの起動・・・その２

ルンバがホームベースに入っていてスリープ状態になってしまった場合、何をしても起動できません。この場合は、ホームベースの電源をオフしてオンします。オフとオンの間隔は５秒としました
回路のイメージとしては、１００Vラインにリレー回路を入れることになります

ルンバからの電源供給回路

ルンバのピン１と２から２４V未満の電源が出てます。ただ２００ｍA以上の電流を流してはいけないことになってますので、５V変換回路と電流カット回路を通し電気２重層コンデンサをつけてあげれば、２００ｍA以上のピーク電流に対応可能です
例えばＥＳＰ３２をルンバＩＦに接続し、ＥＳＰ３２でＷｉｆｉ通信を行うと、５００ｍＡ程度のピーク電流が流れますが、２Ｆ程度の電気２重層コンデンサを入れてあげれば問題なく動作します

ただし、ラズパイのようなものへの電源供給は、定常的に１[A]前後（もしくはそれ以上）の電流が必要になるので、どう考えても無理です

ルンバとＩＦでの留意点・・・その１

ルンバとのＩＦは、ＵＡＲＴ接続で、115200bps、ストップ１で、コマンドを送ればルンバのタイミングで応答を返してきます。例えばバッテリ電圧の要求は「センサコマンド＋バッテリ電圧のパケットID」をPCから送信しますが、このバッテリ電圧に限らず不明なコードを応答までの間に差し込んでくることがたまにあります
これでは、不明なコードを応答として受信してしまうことになるので実質使えません。横軸が時間で右から左に流れる波形と考えてください

これに対しストリーム形式での送受信を採用すると、この不明コードの混入はありません。ストリームコマンド（１４８）につづいてパケット数とパケットＩＤを送信すると、ルンバは１５ｍｓ間隔で、ヘッダ（１９）につづいてパケット数とパケットＩＤに対応した応答、チェックサムを返してきます
チェックサムは、ヘッダからチェックサムを合計すると０となる値がチェックサムとして送られてきます。ルンバへのストリーム要求は一回だせば、ルンバからのストリーム応答は１５ｍｓ間隔で連続して返してきます。横軸が時間で右から左に流れる波形と考えてください

ルンバとＩＦでの留意点・・・その２

ルンバと接続する機器としてはラズパイなど選ばれることがおおいですが、ストリーム受信を行う場合当たり前ですが１５ｍｓ毎に受信できるようなＣＰＵ時間での余裕が必要です
私の場合は３０ケくらいのパラメータを受信（５０バイト前後）させていたので、受信だけで５ｍｓ程度かかりますが、ラズパイで受信を行う関数をコールすると丸々５ｍｓ関数から戻ってきません
ＲＬ－７８などは、受信をハードウエアに任せ（受信割込み）られるので、送受信にかかる時間的なコストはほぼありません
ＯＳを使うようなものはタスクという考えでやっていたとしても結局はＣＰＵ時間の分割でしかないので、時間的なコストが削減されるわけではありません。ルンバを制御することを考えると、常に５ｍｓは通信にかかってしまうので時間的には不利ともいえます。ラズパイはその他のリソースに対する処理が入ってくるので、そちらに時間をとられ時間的にシビアな制御をしようとするとかなり難しくなると思います。ただＲＯＳ２のようなものを使ったことがないので、この辺りも検討したいと思います

【参考】
外部センサをＩ２Ｃのデバイスドライバとして読めるようにした時も、読んでいる間はドライバアクセスから戻ってきませんでした。ラズパイを中心にして、ルンバとＵＡＲＴ通信、外部センサとＩ２Ｃ通信させたら、もう制御に利用できる時間がなくなってしまいました→結局②を採用しました

UART回路

ルンバからのＴｘＤラインは５Vと３.３Vの電圧差もあるのでフォトカプラでアイソレーションします。トランジスタをかましてるのは反転信号を反転させてます
RｘDラインは分圧の意味ではありませんが、結果的に分圧に見えてしまいます。ＲｘＤはルンバから５Ｖが出力されていて、１０ｋΩのプルダウンをしたら０Ｖに落ちたのでプルダウンを入れました。でも何故０Vになる？

そのまま流れに身を任せ、５１０Ωの３.３Ｖプルアップしてとりあえずできたので、そのままにした次第です。多分デジトラでＲｘＤラインをオンオフするだけでいいのかも？（ルンバ側の回路があればいいのに・・・１０ｋΩのプルダウンをしたら０Ｖになるのが分からない）