工程師說 | 通過RA MCU和微型ROS簡化機器人設(shè)計流程

隨著工業(yè)4.0和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，機器人技術(shù)的需求變得越來越重要。同時，市場需要提供易于使用的架構(gòu)，簡化設(shè)計流程，并顯著降低客戶在各種應(yīng)用中的設(shè)計風(fēng)險。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是一個使用ROS 2的機器人控制系統(tǒng)的開源項目，ROS 2是第二代ROS（機器人操作系統(tǒng)），用于微控制器上的各種機器人系統(tǒng)。

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在本篇文章中，您將了解用于微型ROS實現(xiàn)工業(yè)機器手的最佳硬件和軟件平臺，這些平臺可以使用RA6系列MCU上的解決方案簡化設(shè)計過程。RA家族及其RA6系列MCU適用于需要以太網(wǎng)、CAN-FD、經(jīng)得起未來考驗的安全性、大尺寸嵌入式RAM以及運行閃存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)了一個機械手演示系統(tǒng)，通過在RA6M5 MCU上的通信接口來控制機械臂，以展示基于MCU的機器人控制伺服電機的能力，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通信來進行手動操作的能力等。這個演示是使用商業(yè)OpenManipulator-X平臺開發(fā)的。RA6M5產(chǎn)品頁請點擊文末閱讀原文訪問查看。

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

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圖1. 機器人手臂

圖2. 機器人手臂+基于ROS的機器人身體控制器（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；

機械手伺服的自動和引導(dǎo)控制；

從伺服器中檢索機械手位置并在RViz上顯示；

看門狗：檢測通信問題，通過停止機械手運動措施來保證安全。

PC功能

運行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上的機械手運動。

我們使用基于ROS的機器人身體控制器作為MCU平臺，在OpenManipulator-X中實現(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的機器人本體控制器的綜合系統(tǒng)級框圖?；赗OS的機器人本體控制器在微控制器上實現(xiàn)ROS 2節(jié)點，并在通用框架中實現(xiàn)傳統(tǒng)機器人與物聯(lián)網(wǎng)傳感器和設(shè)備之間的互操作性。在基于ROS的機器人本體控制器上，系統(tǒng)設(shè)計人員可以通過單線UART和RS-485控制多個伺服系統(tǒng)，這有助于降低各種應(yīng)用程序初始設(shè)計的開發(fā)成本和時間，如物流和倉庫的服務(wù)機器人、安全、農(nóng)業(yè)和醫(yī)療保健等。

基于ROS的機器人本體控制器系統(tǒng)框圖

EK-RA6M5（評估套件）是用于RA6M5的MCU評估套件，可用于一般評估，并且是micro-ROS組織官方支持的評估套件。該套件包含快速啟動MCU評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e² studio和其他開發(fā)平臺下載支持RA6M5和RA6T2的micro-ROS軟件包。具體請在文末查看micro-ROS解決方案支持資源的鏈接。

eProsima評論：此解決方案演示了一個簡化的示例，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機器人、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基于嵌入式設(shè)備的新型機器人應(yīng)用的擴展。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)域進行經(jīng)濟高效的開發(fā)。

瑞薩電子于2023年3月14日至16日在德國紐倫堡舉行的Embedded World 2023中參與展出，其中展示了工業(yè)機器手的演示。欲了解更多信息，請在文末訪問micro-ROS Solution方案網(wǎng)站鏈接和eProsima RA家族和micro-ROS支持鏈接。我們還將提供專門用于電機解決方案的RA6T2解決方案。

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相關(guān)資料

前文中提到的相關(guān)產(chǎn)品/方案詳情，您可復(fù)制下方對應(yīng)的鏈接到瀏覽器中訪問查看：

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micro-ROS

https://micro.ros.org/

eProsima

https://www.eprosima.com/index.php/products-all/third-party-solutions/renesas-ra-family

RA6M5

https://www.renesas.cn/cn/zh/products/microcontrollers-microprocessors/ra-cortex-m-mcus/ra6m5-200mhz-arm-cortex-m33-trustzone-highest-integration-ethernet-and-can-fd

OpenManipulator-X

http://en.robotis.com/shop_en/item.php?it_id=905-0024-000

EK-RA6M5

https://www.renesas.cn/cn/zh/products/microcontrollers-microprocessors/ra-cortex-m-mcus/ek-ra6m5-evaluation-kit-ra6m5-mcu-group

micro-ROS解決方案支持資源

https://www.renesas.cn/cn/zh/application/key-technology/motor-control-robotics/micro-ros-solutions

eProsima RA家族和micro-ROS支持

https://www.renesas.cn/cn/zh/products/microcontrollers-microprocessors/ra-cortex-m-mcus/ra-partners/eprosima-micro-ros-support

RA6T2

https://www.renesas.cn/cn/zh/products/microcontrollers-microprocessors/ra-cortex-m-mcus/ra6t2-240mhz-arm-cortex-m33-trustzone-high-real-time-engine-motor-control

更多資源

https://eprosima.com/index.php/company-all/news/309-robot-arm-demo-renesas-micro-ros

有關(guān)RA6M5 micro-ROS解決方案的查詢，請聯(lián)系：

renesas_support@eprosima.com

有關(guān)基于ROS的機器人本體控制器的手冊和軟件，請聯(lián)系您的瑞薩電子銷售代表或分銷商。

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瑞薩電子 (TSE: 6723)

科技讓生活更輕松，致力于打造更安全、更智能、可持續(xù)發(fā)展的未來。作為全球微控制器供應(yīng)商，瑞薩電子融合了在嵌入式處理、模擬、電源及連接方面的專業(yè)知識，提供完整的半導(dǎo)體解決方案。成功產(chǎn)品組合加速汽車、工業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用上市，賦能數(shù)十億聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)備改善人們的工作和生活方式。更多信息，敬請訪問renesas.com