Jetson NanoでRoomba 980を操作しよう！初心者のための完全ガイド

はじめに
必要な機材
Jetson Nanoの準備
SSH接続の設定
Roomba 980との接続
デバイスの確認と詳細情報の取得
権限の設定
Pythonでの操作
トラブルシューティング
発展的な使い方
まとめ
参考サイト
1. 関連

はじめに

こんにちは！この記事では、Jetson NanoというミニコンピューターをRoomba 980に接続し、操作する方法を詳しくご紹介します。プログラミングで掃除機ロボットを動かすなんて、ワクワクしますよね。難しそうに思えるかもしれませんが、一緒に頑張れば誰でもできるようになります！

必要な機材

まずは、必要な機材を確認しましょう：

Jetson Nano
Roomba 980
USB-MicroUSBケーブル
Jetson Nano用電源ケーブル
モニター、キーボード、マウス（初期設定用）
ネットワーク環境（有線LANまたはWi-Fi）

Jetson Nanoの準備

Jetson Nanoは小型のコンピューターです。使用前にOSをインストールする必要があります：

NVIDIAの公式サイトからJetson Nano Developer Kit SDカードイメージをダウンロード
イメージをSDカードに書き込む（Etcher等のツールを使用）
SDカードをJetson Nanoに挿入し、電源を入れる
画面の指示に従ってセットアップを完了
ネットワークに接続し、IPアドレスをメモしておく

SSH接続の設定

Jetson Nanoをヘッドレス（モニターなし）で操作するために、SSH接続を設定します。この過程には、SSH鍵の作成、Jetson Nanoの設定、制御用PCの設定が含まれます。

SSH鍵の作成

制御用PCで端末（ターミナル）を開きます。
以下のコマンドを実行してSSH鍵を生成します：
```
ssh-keygen -t rsa -b 4096 -f ~/.ssh/id_rsa_for_jet
```
パスフレーズの入力を求められますが、セキュリティを重視する場合を除き、空白のままEnterを押して進めます。
これにより、~/.ssh/id_rsa_for_jet（秘密鍵）と~/.ssh/id_rsa_for_jet.pub（公開鍵）が作成されます。

Jetson Nanoの設定

Jetson Nanoに直接アクセスできる状態で、端末を開きます。

SSHを有効にします：

sudo systemctl enable ssh
sudo systemctl start ssh

制御用PCで作成した公開鍵をJetson Nanoに追加します：
```
mkdir -p ~/.ssh
chmod 700 ~/.ssh
```
制御用PCからJetson Nanoに公開鍵をコピーします。制御用PCで以下のコマンドを実行：
```
scp ~/.ssh/id_rsa_for_jet.pub maki@maki-jetson:~/.ssh/authorized_keys
```
（makiとmaki-jetsonは適宜あなたのユーザー名とJetson NanoのIPアドレスに置き換えてください）
Jetson Nanoで、コピーした鍵の権限を設定します：
```
chmod 600 ~/.ssh/authorized_keys
```

制御用PCの設定

制御用PCの~/.ssh/configファイルに以下の設定を追加します：
```
Host maki-jetson
 HostName maki-jetson
 User maki
 IdentityFile "~/.ssh/id_rsa_for_jet"
```
- HostNameはJetson NanoのIPアドレスまたはホスト名
- UserはJetson Nanoのユーザー名
- IdentityFileは先ほど作成した秘密鍵のパス
SSH接続をテストします：
```
ssh maki-jetson
```

これで、パスワード入力なしでJetson Nanoに安全に接続できるようになりました。

Roomba 980との接続

次に、Roomba 980とJetson Nanoを接続します：

Roomba 980の清掃ボタン付近にあるMicroUSBポートを探す
USB-MicroUSBケーブルでRoombaとJetson Nanoを接続
SSHでJetson Nanoに接続し、端末を開く

Roomba980到着！！！
ちゃんと「MicroUSBポート」を発見！これは勝ったか？？ https://t.co/6tqWgeZ0av pic.twitter.com/wbummMAoPq

— Maki@Sunwood AI Labs. (@hAru_mAki_ch) July 2, 2024

デバイスの確認と詳細情報の取得

接続後、デバイスが正しく認識されているか確認します：

端末で以下のコマンドを実行：

ls -l /dev/ttyACM*

maki@maki-jetson2:~$ ls -l /dev/ttyACM*
crw-rw---- 1 maki maki 166, 0  7月  2 20:48 /dev/ttyACM0

/dev/ttyACM0のような表示が出れば接続成功です。

デバイスの詳細情報を取得するには、次のコマンドを使用：

udevadm info -a -n /dev/ttyACM0

  looking at parent device '/devices/70090000.xusb/usb1/1-3/1-3.1':
    KERNELS=="1-3.1"
    SUBSYSTEMS=="usb"
    DRIVERS=="usb"
    ATTRS{authorized}=="1"
    ATTRS{avoid_reset_quirk}=="0"
    ATTRS{bConfigurationValue}=="1"
    ATTRS{bDeviceClass}=="02"
    ATTRS{bDeviceProtocol}=="00"
    ATTRS{bDeviceSubClass}=="00"
    ATTRS{bMaxPacketSize0}=="64"
    ATTRS{bMaxPower}=="100mA"
    ATTRS{bNumConfigurations}=="1"
    ATTRS{bNumInterfaces}==" 2"
    ATTRS{bcdDevice}=="0200"
    ATTRS{bmAttributes}=="c0"
    ATTRS{busnum}=="1"
    ATTRS{configuration}==""
    ATTRS{devnum}=="10"
    ATTRS{devpath}=="3.1"
    ATTRS{idProduct}=="0002"
    ATTRS{idVendor}=="27a6"
    ATTRS{ltm_capable}=="no"
    ATTRS{manufacturer}=="iRobot Corporation"
    ATTRS{maxchild}=="0"
    ATTRS{product}=="iRobot Roomba"
    ATTRS{quirks}=="0x0"
    ATTRS{removable}=="unknown"
    ATTRS{serial}=="4900574A3533"
    ATTRS{speed}=="12"
    ATTRS{urbnum}=="124"
    ATTRS{version}==" 2.00"

このコマンドは、接続されたRoombaの詳細情報を表示します。主な情報は以下の通りです：

デバイス: /dev/ttyACM0
サブシステム: tty
ドライバ: cdc_acm
製造元: iRobot Corporation
製品: iRobot Roomba
シリアル番号: 4900574A3533
ベンダーID: 27a6
プロダクトID: 0002

この情報は、デバイスの識別やトラブルシューティングに役立ちます。

権限の設定

Jetson NanoがRoombaと通信できるように、権限を設定する必要があります：

端末で以下のコマンドを実行：

sudo chown $USER:$USER /dev/ttyACM0

権限が変更されたか確認：

ls -l /dev/ttyACM0

ユーザー名とグループ名が自分のものになっていれば成功です。

Pythonでの操作

Pythonを使ってRoombaを制御します。まず、必要なライブラリをインストールしましょう：

pip3 install pyserial

次に、roomba_control.pyというファイルを作成し、以下の内容を書き込みます：

import serial
import time

# Roombaとの接続を開始
ser = serial.Serial('/dev/ttyACM0', 115200)

# Roombaを起動
ser.write(b'\x80')  # START command
time.sleep(0.1)

# 安全モードに設定
ser.write(b'\x83')  # SAFE mode
time.sleep(0.1)

# コマンドを送信
command = bytes([0x8B, 0xFF, 0x00, 0xFF])
ser.write(command)
time.sleep(1)  # 1秒間動作

# 接続を終了
ser.close()

Roomba980をPCから操作できた！
（超シンプルなコマンドです、LEDが消えるだけですが、、、） https://t.co/FGFjNBTDI8 pic.twitter.com/TuOUDQLICt

— Maki@Sunwood AI Labs. (@hAru_mAki_ch) July 2, 2024

トラブルシューティング

問題が発生した場合の対処方法：

「Permission denied」エラーが出る場合：
- 権限の設定を再確認
- sudo chmod 666 /dev/ttyACM0コマンドを試す
Roombaが反応しない場合：
- ケーブルの接続を確認
- Roombaのバッテリー残量を確認
デバイスが認識されない場合：
- udevadm info -a -n /dev/ttyACM0コマンドでデバイス情報を確認
- USBケーブルや接続ポートを変更してみる