เริ่มต้นกับ ROS (Robot Operating System) บน Raspberry Pi 3

ROS (Robot Operating System) คือ ระบบปฏิบัติการหุ่นยนต์ ที่ประกอบไปด้วย library และ โปรแกรมต่างๆ ที่จะอำนวยความสะดวกในการสร้างหุ่นยนต์ บทความนี้จะรวบรวมข้อมูลในการตั้งต้นสำหรับการใช้งาน ROS บน Raspberry Pi 3 ที่ติดตั้ง Ubuntu MATE

1. ติดตั้ง Ubuntu MATE บน Raspberry Pi โดยส่วนตัวแล้วผมไม่คุ้นเคยกับระบบปฏิบัติการอย่างเป็นทางการของ Raspberry Pi นั่นคือ Raspbian แต่ผมได้ใช้ Ubuntu มาอย่างยาวนาน น่าจะสักตั้งแต่ปี 2007 โชคดีที่ในหน้าดาวน์โหลดของ Raspberry Pi มี OS ทางเลือกที่เป็น Ubuntu MATE  การติดตั้ง Ubuntu MATE บน Raspberry Pi 3 ให้ทำตามเอกสารนี้ ณ ขณะที่เขียนนี้  Ubuntu MATE เป็นเวอร์ชั่น 16.04 LTS

ปรับแต่ง Raspbery Pi เพื่อเตรียมพร้อมจะใช้งาน ROS ดังนี้

• ติดตั้ง VNC เพื่อทำ Remote Access 
• เปิดการใช้งาน hardware serial port 
• เปิดการใช้งาน I2C 

2. ติดตั้ง ROS ณ ขณะนี้ เวอร์ชั่นที่เป็น LTS คือ Kinectic Kame สำหรับการติดตั้ง ROS ใน Ubuntu MATE บน Raspberry Pi ให้ทำตามขั้นตอนในเอกสารในเวบไซต์ของ ROS หรือ www.intorobotics.com

3. ติดตั้ง ROS สำหรับ Arduino เป็นที่รู้กันว่า Raspberry Pi 3 นั้นมี PWM แค่ 1 ช่อง และไม่มี ADC ซึ่งจำเป็นต่อการสร้างหุ่นยนต์มาก ดังนั้นเพื่อเป็นการเติมเต็มส่วนที่ขาดหาย เราจะเชื่อมต่อ Raspberry Pi กับ Arduino ผ่าน serial port นั่นเอง การติดตั้งขอให้ทำตามเอกสารในเวบไซต์ของ ROS

4. ศึกษา Tutorial เมื่อทุกอย่างทำงานอย่างลงตัว ให้ศึกษาตัวอย่าง

• การใช้งาน ROS 
• rosserial_arduino

ติดตั้ง RTIMULib เพื่อเชื่อมต่อกับ MPU9250 บน Raspberry Pi 3

เราจะติดตั้ง RTIMULib เพื่ออ่านค่าของเซนเซอร์ใน MPU9250 ซึ่งประกอบด้วย accelerometer, gyroscpope และ magnetometer ผ่าน I2C ดังนั้นต้องเปิดการใช้งาน I2C ตามนี้ก่อน จากนั้นให้ทำตามขั้นตอนตามคู่มือของ RTIMULib  ดังนี้

1. ติดตั้ง CMake

sudo apt-get install cmake

2. ติดตั้ง Qt dev

sudo apt-get install libqt4-dev

3. โคลนซอร์สโค๊ด

git clone https://github.com/RPi-Distro/RTIMULib/

4. คอมไฟล์ library

cd RTIMULib/RTIMULib/
mkdir build
cd build
cmake ..
make -j4
sudo make install
sudo ldconfig

ใน RTIMULib/Linux จะมีโปรแกรมต่างๆ เช่น RTIMULibCal, RTIMULibDrive, RTIMULibDrive10 and RTIMULibDrive11 ให้คอมไพล์ ตามนี้

make -j4
sudo make install

ในกรณีที่ Device ID ของ MPU9250 เป็น 115 (0x73) ให้แก้ไขไฟล์ RTIMULib/RTIMULib/IMUDrivers/RTIMUDefs.h คือ

#define MPU9250_ID                  0x73

แล้วคอมไฟล์อีกครั้ง

ในบางครั้งโมดูลที่เราซื้อมาอาจจะเป็น MPU9255 ซึ่งเป็นชิปเบอร์ใหม่กว่า โดยเฉพาะที่ซื้อจากประเทศจีน แต่โชคดีที่มีคนทำ RTIMULib สำหรับ MPU9255 ไว้ ให้ไปดูรายละเอียดที่
https://github.com/Nick-Currawong/RTIMULib2

ในการใช้งานร่วมกับ ROS ศึกษารายละเอียดต่อที่นี่
http://www.jetsonhacks.com/2015/07/01/bosch-imu-under-ros-on-nvidia-jetson-tk1/

เปิดการใช้งาน I2C บน Raspberry Pi 3 ที่ติดตั้ง Ubuntu MATE 16.04

จากข้อมูล raspberrypi.stackexchange.com, github.com/RPi-Distro/RTIMULib และ kingtidesailing.blogspot.com การเปิดงานใช้งาน I2C เพื่อเชื่อมต่อ Raspberry Pi 3 กับโมดูลต่างๆ มีขั้นตอนดังนี้

1. เปิดการใช้งาน I2C โดยใช้คำสั่ง

sudo raspi-config

จากนั้นเลือก Advance Interface แล้วเลือก I2C จากนั้นทำตามคำสั่งที่โปรแกรมกำหนด

2. เปิดไฟล์ /etc/modules จะพบ

i2c-dev

ถ้าไม่พบให้เพิ่มเข้าไป

3. เปิดไฟล์ /etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf จะไม่พบข้อความเกี่ยวกับ i2c ในนั้น ถ้าพบให้ใส่คอมเมนต์ เช่น

# blacklist i2c-bcm2708

4. สังเกตุว่า /dev/i2c-1 จะเป็นโหมด 666 เพื่อใช้ user ธรรมดาไม่ใช่ root ใช้งานได้ (ไม่ต้องพิมพ์คำสั่ง sudo) แต่ถ้าไม่ใช่ให้เพิ่มไฟล์ /etc/udev/rules.d/90-i2c.rules โดยเพิ่ม

KERNEL=="i2c-[0-7]",MODE="0666"

5. แก้ไข  /boot/config.txt เพื่อให้ i2c ทำงานที่ความถี่สูงสุด 400 kHz โดยเพิ่มข้อความนี้

dtparam=i2c1_baudrate=400000

6. รีบู๊ต

7. ติดตั้ง I2C tool

sudo apt-get install i2c-tools

8. เชื่อมต่อ Raspberry Pi 3 กับโมดูล I2C โดยใช้ Pin 3 (SDA) และ Pin 5 (SCL) แล้วใช้คำสั่งเพื่อดู adress ของอุปกรณ์นั้น

i2cdetect -y 1

หากพบ address ของอุปกรณ์ ก็แสดงว่า I2C ก็พร้อมใช้งานแล้ว

เปิดการใช้งาน UART บน Raspberry Pi 3

ผมต้องการเปิดใช้งาน hardware serial บน Raspberry Pi 3 เพื่อในอนาคตจะเชื่อมต่อกับ Arduino ผ่านสายสัญญาณ Tx (Pin 8) และ Rx (Pin 10) จากการสืบเสาะข้อมูลจากเวบของ Raspberry Pi และ stackexchange สรุปได้ว่าใน Rasberry Pi 3 มี serial port อยู่ 2 ช่อง คือ /dev/ttyS0 ซึ่งติดต่ออยู่กับ serial console และ /dev/ttyAMA0 ซึ่งติดต่ออยู่ BlueTooth เพื่อจะทำให้  /dev/ttyAMA0 เชื่อมต่อกับ Tx (Pin 8) และ Rx (Pin 10) เราต้องดำเนินการดังนี้

1. ปิด serial console ก่อน โดยระบบปรับแต่งค่า

sudo raspi-config

2. แก้ไข /boot/config.txt

sudo pluma /boot/config.txt

เพิ่มเนื้อหาดังต่อไปนี้ แล้ว save
a) เปิดใช้งาน UART
enable_uart=1

 b) ค่าความเร็วของ CPU ให้คงที่

force_turbo=1
arm_freq=1200
core_freq=250

c) ปิดการใช้งาน BlueTooth

dtoverlay=pi3-disable-bt

3. แก้ไข /boot/cmdline.txt

sudo pluma /boot/cmdline.txt

ลบข้อความ "console=serial0,115200" หรือ "console=ttyAMA0,115200" ออก แล้วเซฟ

4. ปิดการใช้งาน modem

sudo systemctl disable hciuart

5. reboot

การติดตั้ง VNC ใน Ubuntu MATE 16.04 บน Raspberry Pi 3

บทความนี้เราจะติดตั้ง TightVNC  เพื่อทำระบบ remote control แบบไร้สายผ่าน WiFi สำหรับ Raspberry Pi 3 ที่ติดตั้ง Ubuntu Mate 16.04 โดยมีขั้นตอนดังนี้


1. ติดตั้ง TightVNC

sudo apt-get update
sudo apt-get install tightvncserver

2. ตั้งค่า lightdm

sudo pluma /etc/lightdm/lightdm.conf


จากนั้นใส่เนื้อหาดังนี้ แล้ว save

[VNCServer]
enabled=true
port=5900
width=800
height=600
depth=16

3. จากนั้นรีสตาร์ท lightdm

sudo /etc/init.d/lightdm restart

4. ตั้งค่า WiFi เพื่อให้เชื่อมต่ออินเทอร์เนตก่อนจะ login โดยการเข้าไปที่ Edit connection เลือก Edit ชื่อ WiFi hot spot ที่เชื่อมต่อ ในแทบ General เลือก All users may allow to connect

ที่มา
http://panjitalk.com/connecting-ubuntu-mate-in-raspberry-pi-using-tightvnc/