Arduino와 ROS로 Flexible LED 구동하기

<개발 환경 및 물품>

- Raspberry Pi 4B (Ubuntu 18.04 / ROS melodic)

- Arduino mega

- WS2812 Flexible LED (https://www.devicemart.co.kr/goods/view?no=1328618#goods_file)

 

<참조>

- https://blog.naver.com/no1_devicemart/221325255307

- https://chackhansaram.tistory.com/3?category=1233803 

 

 

 

Step1. Raspberry Pi 4B에 Ubuntu 18.04 및 ROS melodic 설치

https://do-9un6.tistory.com/2 

Raspberry Pi 4B에 Ubuntu 18.04 설치하기

https://do-9un6.tistory.com/4

Ubuntu 18.04에 ROS melodic 설치하기

 

 

Step2. Linux용 아두이노 IDE 설치

- 아래의 링크에서 Linux용 아두이노 IDE를 설치하고 압축해제합니다.

https://www.arduino.cc/en/software

Software

 

- 아래 명령어를 통해 압축을 푼 폴더로 이동한 후 설치를 진행합니다. (버전은 다를 수 있음)

$ cd arduino-1.8.13
$ sudo ./install.sh

 

- 한글폰트를 설치

$ sudo apt install fonts-nanum-coding
$ sudo apt-get update
//입력 후 아두이노 재실행

 

 

Step3. 아두이노와 ROS 인터페이스

- 아두이노 보드와 ROS를 인터페이싱한다는 것은 일반 ROS 노드처럼 발행/구독이 가능한 ROS 노드를 아두이노에서 실행하는 것을 의미합니다. PC (Raspberry Pi / Ubuntu 18.04 / ROS melodic)와 아두이노의 주요 통신은 UART를 통해 이루어지는데, ROS Serial이라는 전용 프로토콜이 있으며, ROS Serial message를 인코딩 및 디코딩 할 수 있는 ROS 메타패키지로서 구현됩니다. 즉, ROS Serial 프로토콜을 이용하여 UART를 통해 ROS 노드처럼 Arduino를 발행 및 구독할 수 있습니다. 흔히 말해 ROS Serial 통신을 하는 것 입니다.

 

- 먼저, PC (Raspberry Pi / Ubuntu 18.04 / ROS melodic)에서 rosserial 메타패키지/클라이언트 패키지를 설치합니다.

$ sudo apt-get install ros-melodic-rosserial
$ sudo apt-get install ros-melodic-rosserial-arduino

 

Step4. Flexible LED 아두이노 라이브러리 다운

- 아두이노 IDE를 실행시켜 File - Preference에 들어가서 Sketchbook location을 설정해줍니다.

Arduino board preference

 

- sketchbook location으로 가서 libraries 폴더가 없다면 생성해줍니다. 모든 Arduino 라이브러리를 보관하는 곳입니다.

 

- 터미널 창을 열어 libraries 폴더로 들어가 Arduino용 ros_lib 라이브러리를 생성합니다.

$ cd libraries
$ rosrun rosserial_arduino make_libraries.py .

 

 

- 아두이노 IDE에서 File - Examples 에 보면 ros_lib을 확인하실 수 있습니다.

 

- 툴 - 라이브러리 관리 클릭하여 Adafruit NeoPixel 라이브러리를 설치해줍니다.

 

 

 

 

Step5. Flexible LED 코드 컴파일

13_fix_slow.ino

0.05MB

LED.ino

0.01MB

 

- 코드를 컴파일하여 에러가 없는지 확인합니다.

  (참고로 코드는 원하는 상황에 맞게 수정하여 사용해야합니다.)

 

- 에러가 발생한 경우

In file included from /home/kk/Arduino/libraries/ros_lib/std_msgs/Time.h:7:0,
                 from /home/kk/Arduino/libraries/ros_lib/ros/node_handle.h:40,
                 from /home/kk/Arduino/libraries/ros_lib/ros.h:38,
                 from /home/kk/Arduino/libraries/ros_lib/examples/HelloWorld/HelloWorld.pde:6:
/home/kk/Arduino/libraries/ros_lib/ros/msg.h:40:10: fatal error: cstring: No such file or directory
 #include <cstring>
          ^~~~~~~~~
compilation terminated.

exit status 1
Error compiling for board Arduino Leonardo.

위와 같은 에러가 나타난 경우,

~/Arduino/libraries/ros_lib/ros 이 경로에 있는 msg.h라는 파일을 열어

#include <cstring> 을 #include <string.h>로 바꿔주고

std::memcpy() 을 memcpy()로 바꿔주니 아두이노 컴파일 에러가 없어졌습니다.

 

참고 : https://answers.ros.org/question/361930/rosserial-arduino-compilation-error-no-cstring/

 

Step6. Flexible LED 연결 및 코드 업로드

- 아두이노와 PC(Raspberry Pi)를 연결합니다.

- led의 gnd선과 아두이노 보드의 gnd

- led의 5V선과 아두이노 보드의 5V

- led의 data선과 아두이노 보드의 6, 7번 핀을 연결해줍니다.

- 참고 : https://blog.naver.com/no1_devicemart/221325255307

[LED] WS2812 SK6812 LED 구동 방법 :: 스트립 타입 LED 편 (+예제코드)

 

 

Step7. ROS를 통한 아두이노 Flexible LED 작동

- 라즈베리파이에서 터미널 창을 열어 해당 명령어를 입력하여 ROS Serial 노드를 실행합니다.

$ roscore
$ sudo chmod 766 /dev/ttyACM0
$ rosrun rosserial_python serial_node.py __name:=arduino _port:=/dev/ttyACM0 _baud:=57600

 

- 본인이 코드에서 정한 "{data:  [n, n, n]}" 값을 입력하여 원하는 LED의 기능을 실행시킵니다.

$ rostopic pub /switch std_msgs/UInt16MultiArray "{data: [1, 0, 0]}" --once

LED 실행

라이다와 동시 실행