今回はNVIDIA社のマイコンボード、Jetson NanoでDCモーターを制御する方法について解説します。
また、以下のページでJetsonの活用方法について解説していますので、あわせてご覧ください。
環境
ソフトウェア
JETPACK SDK：4.6.2
Python：3.6.9
ハードウェア
Jetson Nano：A02 4GB
モータードライバ：L298N
モーター：DAGU robot DG01D
今回、コントローラにはJetson Nanoの4GB版を使用しています。
ポチップ
モータードライバはL298Nを搭載したモジュールを使用しています。同じICであれば基板のメーカーが違っても使用できるかと思います。
ポチップ
ロボットのフレーム、モーター類はAmazonや楽天で販売されているキットを使用しています。
専用品ではないので、Jetsonやモータードライバ基板は止めれそうな位置のビスだけで固定しています。（4点では固定できていません）
この辺りは3Dプリンター等を持っていない場は、割り切って使うしかないかなと思っています。
Amazonで「スマートカー」等のキーワードで検索すると同じようなキットが見つかります。
楽天などでも安価で売られています。
ネジ穴が合わない場合はドリルで加工するなどの処理が必要です。
ポチップ
ポチップ
ハードウェアの接続
今回、モータードライバICはL298Nを使用します。モータードライバの詳細については以下の記事で解説していますので、あわせてご覧ください。
L298NモジュールとJetson NanoのGPIOを配線して接続していきます。
今回のはJetson NanoとL298Nの端子の対応表は以下となります。
| Jetson Nano GPIO | L298Nモジュール 制御端子 |
| GPIO32 | ENB |
| GPIO33 | ENA |
| GPIO16 | IN1 |
| GPIO18 | IN2 |
| GPIO22 | IN4 |
| GPIO23 | IN3 |
| GND | GND |
実装方法
ここからは実際にPythonのコードの実装方法を解説します。
回転方向
モーターの回転方向の制御はモータドライバモジュール（L298N）の端子IN1～IN4に対してON/OFFのデジタル信号を入力することで行います。
Jetson NanoからデジタルのON/OFF信号を出力する方法は以下の記事で解説しています。
回転速度
DCモーターの回転速度はモーターに印加する電圧で変化します。モータドライバモジュール（L298N）のENA、ENBにPMW信号を入力することで各モーターの回転速度を制御することができます。
Jetson NanoでPWM信号を出力する方法は以下の記事で解説しています。
ポチップ
作成したソースコード
作成したソースコードは以下の通りです。
今回は動作テストということでPWMデューティ比80%固定で、両モーターを進行方向に回転させるように処理を実装しました。
import Jetson.GPIO as GPIO
import time
#PWMピン番号を指定
output_pwm1 = 32
output_pwm2 = 33
#DIOピン番号を指定
output_pin1 = 22
output_pin2 = 24
output_pin3 = 16
output_pin4 = 18
#デューティを指定
duty1 = 80 #デューティー比を%で指定
duty2 = 80 #デューティー比を%で指定
#PWM周波数を設定
freq = 1000 #PWM周波数をHzで指定
#GPIOのpin指定方法を設定
GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
#PWMピン設定
GPIO.setup(output_pwm1, GPIO.OUT, initial=GPIO.HIGH)
GPIO.setup(output_pwm2, GPIO.OUT, initial=GPIO.HIGH)
pwm1 = GPIO.PWM(output_pwm1, freq) #周波数を設定
pwm2 = GPIO.PWM(output_pwm2, freq) #周波数を設定
#DIOピン設定
GPIO.setup(22, GPIO.OUT)
GPIO.setup(24, GPIO.OUT)
GPIO.setup(16, GPIO.OUT)
GPIO.setup(18, GPIO.OUT)
#左回転
def turn_left():
GPIO.output(output_pin1, 1)
GPIO.output(output_pin2, 0)
GPIO.output(output_pin3, 0)
GPIO.output(output_pin4, 1)
#右回転
def turn_right():
GPIO.output(output_pin1, 0)
GPIO.output(output_pin2, 1)
GPIO.output(output_pin3, 1)
GPIO.output(output_pin4, 0)
#前進
def forward():
GPIO.output(output_pin1, 1)
GPIO.output(output_pin2, 0)
GPIO.output(output_pin3, 1)
GPIO.output(output_pin4, 0)
#後退
def back():
GPIO.output(output_pin1, 0)
GPIO.output(output_pin2, 1)
GPIO.output(output_pin3, 0)
GPIO.output(output_pin4, 1)
def main():
# GPIOでモータの回転方向を制御
forward()
#PWM出力
pwm1.start(duty1) #Dutyを設定
pwm2.start(duty2) #Dutyを設定
try:
while True:
pass
finally:
#CTRL+Cで停止
#PWM停止
pwm1.stop()
pwm2.stop()
#GPIO初期化
GPIO.cleanup()
if __name__ == '__main__':
main()
ポチップ
実行結果
こちらが先ほどのプログラムを実行したときの動画です。
後ろのオシロスコープにはENAとENBに対して出力したPWM信号が表示されています。
両モーターを進行方向に回転させることができました。
オシロスコープはOWON製のものを使用しています。
ポチップ
まとめ
今回はJetson NanoでDCモーターを駆動する方法を解説してみました。モーターを制御できるようになったことでSLAMや機械学習のアプリケーションを移動体に搭載して使用できるようになります。ぜひ活用してみてください。
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また、以下の記事で効率的にPythonのプログラミングスキルを学べるプログラミングスクールの選び方について解説しています。最近ではほとんどのスクールがオンラインで授業を受けられるようになり、仕事をしながらでも自宅で自分のペースで学習できるようになりました。
スキルアップや副業にぜひ活用してみてください。
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それでは、また次の記事でお会いしましょう。
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