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nakkyi 2021年04月24日作成 (2021年05月12日更新)
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obniz 人型ロボット「オブちゃん」プロジェクト

obniz 人型ロボット「オブちゃん」プロジェクト

＜プロジェクトの[完成動画]です。＞
https://youtu.be/ax8knmo4ljU

ここに動画が表示されます

＜　もくじ　＞

１．はじめに
２．用意した物
３．プロジェクト
４．回路図
５．まとめ
6．おまけの動画

１．はじめに

obnizで二足歩行ロボットを歩かせるプロジェクトです。obniz の仕様を見て、これでロボットができると思いました。私は趣味のひとつで、以前からロボットはいろいろ作っていました。
　今回、obnizで二足歩行ロボットを作ってみようと思いました。JavaScriptのプログラムは初めてです。イチから順番にやることにしました。
　ロボットは友人からもらったもので、以前ロボット用のボードを使って動かした機体を使います。
　名前は「オブちゃん」にしました。コンテストの終わりまでどこまで出来るか挑戦です。皆さん、温かい目で見守ってください。

２．用意した物

２－１　 ２足歩行ロボット　×　1体
　　　ロボットの機体構成（サーボモーター　7個）
　　　・腰ヨー　１個
　　　・肩ロール　2個
　　　・腿ピッチ　2個
　　　・足首ピッチ　2個
　　　・足はリンク機構です。
２－２　obniz-1Y　×　1個
２－３　サーボ接続用基板　×　1個
　　・６個のサーボモーターを駆動させるため自作です。

３．プロジェクト

３－１　サーボモーターを動かす。

はじめに、obunizでサーボモーターを動かすプログラムのテストを行います。
　３－１－１　サーボモーターサンプルコード
・obunizのサンプルを使って、1個のサーボモーターを動かしてみた。
キャプションを入力できます
・サーボモーター1個をサンプルコードで動かした[動画]です。

ここに動画が表示されます

https://www.youtube.com/watch?v=kRzHFrdO03c

３ー２　サーボ接続基板を作る。

obunizのコネクターにはサーボモーターが4個しか接続できないので、接続用の基盤を作りました。（PWMが6個なので、6端子にしました。）

３－２－１　サーボ接続基板の製作
　ユニバーサル基盤を加工して、ピンコネクターをハンダ付けしました。
・サーボ基板の表側
キャプションを入力できます
・サーボ基板の裏側
キャプションを入力できます
・サーボ基板にobunizを取り付け
キャプションを入力できます

３－２－２ コントロール基板の取付
　ロボットの頭部に、obunizコントロール基板をセッティングします。
・この様にぴったりと収まりました。
キャプションを入力できます

３－３　上半身サーボモーターの作動テスト

上半身の、腰ヨー軸と左右の腕のロール軸のサーボモーターを動かしてみます。

３－３－１　3個のサーボモーターの配線
　サーボモーターをコントロール基板のピンに配線します。
　　ピンはobniz側から、signal：、vcc：、gnd：です。
　サーボモーターのコネクターはobnizの次の番号に刺します。
　　１番ピン　左腕サーボ２４
　　２番ピン　腰サーボ８
　　３番ピン　右腕サーボ９

３－３－２　上半身のサーボモーターを動かす。
　サンプルコードを変更して3個にサーボのソースコードを作りました。

①　画面のスライドバーをスライドさせて、各サーボモーターを動かす[動画]です。

ここに動画が表示されます

https://youtu.be/ikNNA3TFVto
②　ソースコード

スライドバーでサーボモーターを駆動
<head>
  <meta charset="utf-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
  <script src="https://obniz.io/js/jquery-3.2.1.min.js"></script>
  <script src="https://unpkg.com/obniz@3.14.0/obniz.js" crossorigin="anonymous"></script>
</head>
<body>

<div id="obniz-debug"></div>
<h1>ServoMotor</h1>
<input id="slider1" type="range"  min="45" max="180" />
<input id="slider2" type="range"  min="60" max="120" />
<input id="slider3" type="range"  min="0" max="135" />

<script>
var obniz = new Obniz("　　　　　");
obniz.onconnect = async function () {
  var servo1 = obniz.wired("ServoMotor", {gnd:0, signal:1});
  var servo2 = obniz.wired("ServoMotor", {gnd:0, signal:2});
  var servo3 = obniz.wired("ServoMotor", {gnd:0, signal:3});
  
  $("#slider1").on('input', function() {
    servo1.angle($("#slider1").val())
  });
  $("#slider2").on('input', function() {
    servo2.angle($("#slider2").val())
  });
  $("#slider3").on('input', function() {
    servo3.angle($("#slider3").val())
  });
};

obniz.onclose = async function(){
   $("#slider1").off('input');
   $("#slider2").off('input');
   $("#slider3").off('input');
};

</script>
</body>
</html>

３－４　上半身のモーション作成

上半身の3個のサーボモーターを使って、「いやいや！」と「バンザイ！」のモーションをコントロールする。

①　「いやいや！」と「バンザイ！」の[動画]です。

ここに動画が表示されます

https://youtu.be/DDo4C7MAqeA

②　ソースコード

上半身・ボタン・モーション
```<html lang="en">
  <head>

    ーーー省略(obnizのサンプルコードを使用ーーー

    <script>
        $("#bploading").text("RUNNING...");
        (async function(){
  var obniz, servomotor1,servomotor2,servomotor3, button1,button2;
  
  
  obniz = new Obniz('　　　　　');
  await obniz.connectWait();
  servomotor1 = obniz.wired("ServoMotor",{"signal":1,  "gnd":0});
  servomotor2 = obniz.wired("ServoMotor",{"signal":2,  "gnd":0});
  servomotor3 = obniz.wired("ServoMotor",{"signal":3,  "gnd":0});
  button1 = new ObnizUI.Button('イヤイヤ！');
  button2 = new ObnizUI.Button('バンザイ！');

  while (true) {
  await ObnizUI.Util.wait(0);
    if (button1.isTouching()) {
      servomotor2.angle(45);
      await obniz.wait(500);
      servomotor2.angle(90);
      servomotor2.angle(136);
      await obniz.wait(500);
    } else {
      servomotor2.angle(90);
    }

    if (button2.isTouching()) {
      servomotor1.angle(45);
      servomotor3.angle(135);
      await obniz.wait(1000);
      servomotor1.angle(180);
      servomotor3.angle(0);
      await obniz.wait(1000); 
    } else {
      servomotor1.angle(45);
      servomotor3.angle(135);  
    }
  }
  
})();
    
    </script>
  </body>
</html>

３－５　ロボット下半身を駆動させ立つ、座るをする。

脚部の、腿ピッチ軸（左右）と足首ピッチ軸（左右）の4個のサーボモータを駆動し立つ、座るモーションを作る。

３－５－１　下半身の4個のサーボモーターの配線
サーボモーターをコントロール基板のピンに配線します。
　　ピンはobniz側から、signal：、vcc：、gnd：です。
　サーボモーターのコネクターはobnizの次の番号に挿します。
　　１番ピン　左腿サーボ３
　　２番ピン　左足首サーボ５
　　３番ピン　右腿サーボ２２
　　４番ピン　右足首サーボ２０

３－５－２　下半身のサーボモーターの駆動。
　サーボモーターを駆動させ、真っすぐに立つモーション（初期位置）を作る。

①　直立モーションの[動画]です。

ここに動画が表示されます

https://youtu.be/WDyVnfaMI80
②　ソースコード

初期位置・直立モーション
<html lang="en">
  <head>

    ーーー省略(obnizのサンプルコードを使用ーーー

    <script>
        $("#bploading").text("RUNNING...");
        (async function(){
  var obniz, servomotor, button;
  
  
  obniz = new Obniz('　　　　　');
  await obniz.connectWait();
  servomotor1 = obniz.wired("ServoMotor",{"signal":1,  "gnd":0});
  servomotor2 = obniz.wired("ServoMotor",{"signal":2,  "gnd":0});
  servomotor3 = obniz.wired("ServoMotor",{"signal":3,  "gnd":0});
  servomotor4 = obniz.wired("ServoMotor",{"signal":4,  "gnd":0});

  button = new ObnizUI.Button('起立！');
  while (true) {
  await ObnizUI.Util.wait(0);
    if (button.isTouching()) {
    servomotor1.angle(90);
    servomotor2.angle(90);
    servomotor3.angle(90);
    servomotor4.angle(90);
      await obniz.wait(500);
    } else {
      servomotor1.angle(120);
      servomotor2.angle(60);
      servomotor3.angle(60);
      servomotor4.angle(120);  
    }
  }
  
})();
    
    </script>
  </body>
</html>

３－６　座る、立つモーションを作成。

下半身のサーボモーターをモーションボタンによりコントロールする。

①　座る、立つのモーションの[動画]です。

ここに動画が表示されます

https://youtu.be/zv9871EB2K4
②　ソースコード

座る、立つモーション
<html lang="en">
  <head>

ーーー省略(obnizのサンプルコードを使用ーーー
    
    <script>
        $("#bploading").text("RUNNING...");
        (async function(){
  var obniz, servomotor1,servomotor2,servomotor3, button1,button2;
  
  
  obniz = new Obniz('1332-6225');
  await obniz.connectWait();
  servomotor1 = obniz.wired("ServoMotor",{"signal":1,  "gnd":0});
  servomotor2 = obniz.wired("ServoMotor",{"signal":2,  "gnd":0});
  servomotor3 = obniz.wired("ServoMotor",{"signal":3,  "gnd":0});
  servomotor4 = obniz.wired("ServoMotor",{"signal":4,  "gnd":0});
  servomotor5 = obniz.wired("ServoMotor",{"signal":5,  "gnd":0});
  servomotor6 = obniz.wired("ServoMotor",{"signal":6,  "gnd":0});

  button1 = new ObnizUI.Button('座る！');
//  button2 = new ObnizUI.Button('立つ！');

  while (true) {
  await ObnizUI.Util.wait(0);

    //　立上り２
      servomotor1.angle(90);　//左腿　
      servomotor2.angle(90);　//右腿
      servomotor3.angle(90);　//左足首
      servomotor4.angle(90);　//右足首
      servomotor5.angle(90);　//胸ヨー
      servomotor6.angle(45);　//右腕      
      await obniz.wait(500);  

  //　座る
    if (button1.isTouching()) {

    //　座る１
      servomotor1.angle(115);　//左腿
      servomotor2.angle(60);　//右腿
      servomotor3.angle(60);　//左足首
      servomotor4.angle(115);　//右足首
      servomotor5.angle(90);　//胸ヨー
      servomotor6.angle(45);　//右腕
      await obniz.wait(50);
    //　座る２
      servomotor1.angle(125);　//左腿
      servomotor2.angle(50);　//右腿
      servomotor3.angle(50);　//左足首
      servomotor4.angle(125);　//右足首
      await obniz.wait(50);
    //　座る3
      servomotor1.angle(135);　//左腿
      servomotor2.angle(40);　//右腿
      servomotor3.angle(40);　//左足首
      servomotor4.angle(135);　//右足首
      await obniz.wait(50);

    //　座る4
      servomotor1.angle(145);　//左腿
      servomotor2.angle(30);　//右腿
      servomotor3.angle(30);　//左足首
      servomotor4.angle(145);　//右足首
      await obniz.wait(1000);
    }
  }
  
})();
    
    </script>
  </body>
</html>

３－７　「オブちゃん」を歩かせる。

下半身の4個のサーボモーターを使って、歩くモーションを作りました。よちよち歩きですが、何とか歩かせることが出来ました。スマートフォンを使ってobnizのQRコードを読み、スマートフォンでコントロールしました。なお、完成動画は、最初に上げたものです。

①　歩行のモーションの[動画]です。

ここに動画が表示されます

https://youtu.be/a5zetaZI1P8
②　ソースコード

完成モーション
<html lang="en">
  <head>
    <meta charset="utf-8" />
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1" />
    <script src="https://code.jquery.com/jquery-3.2.1.min.js"></script>
    <script
      src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/popper.js/1.12.9/umd/popper.min.js"
      integrity="sha384-ApNbgh9B+Y1QKtv3Rn7W3mgPxhU9K/ScQsAP7hUibX39j7fakFPskvXusvfa0b4Q"
      crossorigin="anonymous"
    ></script>
    <script
      src="https://maxcdn.bootstrapcdn.com/bootstrap/4.0.0/js/bootstrap.min.js"
      integrity="sha384-JZR6Spejh4U02d8jOt6vLEHfe/JQGiRRSQQxSfFWpi1MquVdAyjUar5+76PVCmYl"
      crossorigin="anonymous"
    ></script>

    <link
      rel="stylesheet"
      href="https://stackpath.bootstrapcdn.com/bootstrap/4.1.1/css/bootstrap.min.css"
    />
  </head>
  <body>
    <h3 id="bploading" style="text-align:center;">LOADING...</h3>
    <div id="OBNIZ_OUTPUT"></div>
    <br />
    
    <script
      src="https://unpkg.com/obniz@latest/obniz.js"
      crossorigin="anonymous"
    ></script>
    <script
      src="https://unpkg.com/obniz-parts-kits@0.16.0/iothome/index.js"
      crossorigin="anonymous"
    ></script>
    <script
      src="https://unpkg.com/obniz-parts-kits@0.16.0/airobot/index.js"
      crossorigin="anonymous"
    ></script>
    <script
      src="https://unpkg.com/obniz-parts-kits@0.16.0/ui/index.js"
      crossorigin="anonymous"
    ></script>
    <script
      src="https://unpkg.com/obniz-parts-kits@0.16.0/ai/howler2.1.2/howler.js"
      crossorigin="anonymous"
    ></script>
    
    <script
      src="https://unpkg.com/obniz-parts-kits@0.16.0/ai/opencv3.4/opencv.js"
      crossorigin="anonymous"
    ></script>
    <script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/@tensorflow/tfjs@3.3.0"></script>
    <script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/@tensorflow-models/mobilenet@2.1.0"></script>
    <script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/@tensorflow-models/posenet@2.2.2"></script>
    
    <script
      src="https://unpkg.com/obniz-parts-kits@0.16.0/ai/clmtrackr/clmtrackr.js"
      crossorigin="anonymous"
    ></script>
    <script
      src="https://unpkg.com/obniz-parts-kits@0.16.0/ai/clmtrackr/emotion_classifier.js"
      crossorigin="anonymous"
    ></script>
    <script
      src="https://unpkg.com/obniz-parts-kits@0.16.0/ai/clmtrackr/emotionmodel.js"
      crossorigin="anonymous"
    ></script>
    <script
      src="https://unpkg.com/obniz-parts-kits@0.16.0/ai/clmtrackr/model_pca_20_svm.js"
      crossorigin="anonymous"
    ></script>
    <script
      src="https://unpkg.com/obniz-parts-kits@0.16.0/ai/index.js"
      crossorigin="anonymous"
    ></script>
    <script
      src="https://unpkg.com/obniz-parts-kits@0.16.0/storage/index.js"
      crossorigin="anonymous"
    ></script>

    
    <script>
        $("#bploading").text("RUNNING...");
        (async function(){
  var obniz, servomotor1,servomotor2,servomotor3, button1,button2;
  
  
  obniz = new Obniz('1332-6225');
  await obniz.connectWait();
  servomotor1 = obniz.wired("ServoMotor",{"signal":1,  "gnd":0});
  servomotor2 = obniz.wired("ServoMotor",{"signal":2,  "gnd":0});
  servomotor3 = obniz.wired("ServoMotor",{"signal":3,  "gnd":0});
  servomotor4 = obniz.wired("ServoMotor",{"signal":4,  "gnd":0});
  servomotor5 = obniz.wired("ServoMotor",{"signal":5,  "gnd":0});
  servomotor6 = obniz.wired("ServoMotor",{"signal":6,  "gnd":0});

  button1 = new ObnizUI.Button('前進！');
  button2 = new ObnizUI.Button('後退！');
  button3 = new ObnizUI.Button('手を挙げる！');
  button4 = new ObnizUI.Button('座る！');
  button5 = new ObnizUI.Button('イヤイヤ！');

  while (true) {
  await ObnizUI.Util.wait(0);
  //　前進
    if (button1.isTouching()) {
    //　右足前に
      servomotor1.angle(90);　//左腿
      servomotor2.angle(60);　//右腿
      servomotor3.angle(90);　//左足首
      servomotor4.angle(90);　//右足首
      servomotor5.angle(90);　//胸ヨー
      servomotor6.angle(45);　//右腕
      await obniz.wait(500);
    //　左足前に
      servomotor1.angle(120);　//左腿
      servomotor2.angle(90);　//右腿
      servomotor3.angle(90);　//左足首
      servomotor4.angle(90);　//右足首
      servomotor5.angle(90);　//胸ヨー
      servomotor6.angle(45);　//右腕
      await obniz.wait(500); 
    }
  //　後退
    else if (button2.isTouching()) {
    //　左足後ろに
      servomotor1.angle(60);　//左腿
      servomotor2.angle(90);　//右腿
      servomotor3.angle(90);　//左足首
      servomotor4.angle(90);　//右足首
      servomotor5.angle(90);　//胸ヨー
      servomotor6.angle(45);　//右腕
      await obniz.wait(500);
    //　右足前に
      servomotor1.angle(90);　//左腿
      servomotor2.angle(120);　//右腿
      servomotor3.angle(90);　//左足首
      servomotor4.angle(90);　//右足首
      servomotor5.angle(90);　//胸ヨー
      servomotor6.angle(45);　//右腕
      await obniz.wait(500); 
    }
  //　手を挙げる
    else if (button3.isTouching()) {
      servomotor1.angle(90);　//左腿
      servomotor2.angle(90);　//右腿
      servomotor3.angle(90);　//左足首
      servomotor4.angle(90);　//右足首
      servomotor5.angle(90);　//胸ヨー
      servomotor6.angle(180);　//右腕
      await obniz.wait(1000);
    }
  //　座る
    else if (button4.isTouching()) {
      servomotor1.angle(150);　//左腿
      servomotor2.angle(30);　//右腿
      servomotor3.angle(30);　//左足首
      servomotor4.angle(150);　//右足首
      servomotor5.angle(90);　//胸ヨー
      servomotor6.angle(45);　//右腕
      await obniz.wait(500);  
    }
  //　イヤイヤ
    else if (button5.isTouching()) {
      servomotor1.angle(90);　//左腿　
      servomotor2.angle(90);　//右腿
      servomotor3.angle(90);　//左足首
      servomotor4.angle(90);　//右足首
      servomotor5.angle(60);　//胸ヨー
      servomotor6.angle(45);　//右腕
      await obniz.wait(500);
    
      servomotor1.angle(90);　//左腿　
      servomotor2.angle(90);　//右腿
      servomotor3.angle(90);　//左足首
      servomotor4.angle(90);　//右足首
      servomotor5.angle(120);　//胸ヨー
      servomotor6.angle(45);　//右腕
      await obniz.wait(500);
    }

  //  初期位置(起立)
    else {
      servomotor1.angle(90);　//左腿　
      servomotor2.angle(90);　//右腿
      servomotor3.angle(90);　//左足首
      servomotor4.angle(90);　//右足首
      servomotor5.angle(90);　//胸ヨー
      servomotor6.angle(45);　//右腕
      await obniz.wait(500);
    }
  }
  
})();
    
    </script>
  </body>
</html>

４．回路図

キャプションを入力できます

５．まとめ

obnizBoardとJavaScriptで作った、二足歩行ロボット「オブちゃん」をよちよち歩きですが、歩かせる事までたどり着きました。
　JavaScriptのソースコードもかなり怪しいと思います。これからさらに勉強をしてスマートなものにしていきたいと思います。
　また、残念なことに、「オブちゃん」は７軸あるロボットですが、obnizのPWMが6個しかないために、足に4個使うため、胸と右手を動かすと、左手を動かすことが出来ません。今後何か対策を探したいと思います。

最後に、これが「オブちゃん」の後ろ姿です。
キャプションを入力できます

６．おまけ動画

オブちゃんの仰向け起上りとうつ伏せ起上りのモーションを作ってみた[動画]です。
https://youtu.be/ppE73jdH28c

ここに動画が表示されます

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