개요

아두이노 보드에서 다이나믹셀과 RC-100을 사용하기위한 쉴드 보드이며 다이나믹셀 제어를 위한 라이브러리를 제공함.

본 제품은 아두이노 보드를 포함하지 않습니다. 아두이노 관련 제품은 별도로 구매를 해야합니다.

제품 사양

지원되는 다이나믹셀

1 RX, DX, EX, PRO L 시리즈를 사용하려면 소스 코드에서 별도의 설정이 필요합니다.

각 부 명칭

다이나믹셀 쉴드의 핀 맵은 아두이노 UNO 보드의 핀 맵과 동일하다. 관련된 핀 정보는 아두이노 공식 사이트에서 관련된 보드의 핀정보를 참고할것.

• DXL_RX (0), DXL_TX (1): 다이나믹셀 제어를 위한 시리얼 포트
• DXL_DIR(2): 방향 제어를 위한 제어핀
• 다이나믹셀 제어를 위해서 하드웨어 시리얼 포트를 사용하기 때문에 아두이노 핀 7/8번을 이용하여 소프트웨어 시리얼로 RC-100 혹은 LN-101을 연결하여 시리얼 통신 수행

시리얼 모니터 사용시 주의사항

아두이노 보드와 다이나믹셀 쉴드와 함께 Serial Monitor를 사용할 때는 보드에 따라 제약조건이 있다.

UNO 및 Mega (8bit MCU)는 USB에서 사용하는 Serial핀이 다이나믹셀에서 사용하는 핀(0, 1)과 동일하기 때문에, USB로 시리얼 모니터를 사용 시, 다이나믹셀의 포트와 충돌하여 데이터가 손상 될 수 있다. 그에 따라 다이나믹셀 쉴드와 아두이노 보드에서 시리얼 모니터 사용 방법을 아래에 나열한다.

시리얼 모니터 사용 방법

해당하는 보드를 확인한뒤, 아래의 방법 중 하나를 택한다.

1. [추천] #define DEBUG_SERIAL 사용
   • DynamixelShield Examples의 코드에 있는 #define DEBUG_SERIAL 정의를 확인 할것.
2. 다이나믹셀 쉴드의 UART 포트 사용 (조건: UNO/Mega시리즈를 포함한 아두이노 AVR 8bit 보드)
   • UNO와 Mega를 포함한 아두이노 AVR 8bit 보드는 다이나믹셀 쉴드의 UART라고 표기된 핀(각 부 명칭 참조)을 사용하여 Serial Monitor를 사용할 수 있다.

   참고: 이 포트는 Serial 핀이 아닌 일반 핀을 사용하기때문에, SoftwareSerial 라이브러리를 반드시 사용 해야 한다. UART포트에 사용하기 적합한 통신 모듈은 BT-210, BT-410, LN-101이 있다.

3. USB포트 사용
   • UNO 및 Mega 시리즈를 제외한 나머지 아두이노 보드에서는 USB포트를 통해 시리얼 모니터를 사용 할 것.
4. USB to Serial 장치 사용
   • SoftwareSerial을 사용하는 방법과 HardwareSerial을 사용하는 방법이 있다. 각각은 보드에 따라 사용 가능 여부가 다르므로 각 제품의 관련 링크들을 찾아 보길 바란다.
5. UART 포트 사용
   • UART로 표기된 포트는 다이나믹셀 쉴드의 7(RX), 8(TX)핀에 연결되어 있다.
     이 핀들은 UNO/MEGA시리즈와 같은 AVR 8bit 보드에서만 정상 작동하며, 다른 보드에서 이 포트를 사용하기 위해서는 7(RX), 8(TX)핀 대신에 다른 HardwareSerial 핀을 연결해야만 한다.
     사용 가능한 HardwareSerial이 있는지, 그리고 그 핀 번호를 확인하려면 관련 링크를 참조하라.

전원 연결 방법

VIN 전원 공유	VIN 전원 분리

• 전원 입력은 점퍼캡의 설치 유무에 따라 다음과 같이 나뉜다.
  1. VIN 전원 공유 : 아두이노의 SMPS 커넥터를 이용한 전원 사용
  2. VIN 전원 분리 : 다이나믹셀 쉴드의 전원 입력 커텍터를 이용한 전원 사용
• 아두이노 보드의 USB 전원으로는 다이나믹셀 전원 연결이 되지 않기 때문에 반드시 외부 전원을 연결 해야 한다.
• 전원 입력 커넥터를 사용할 때는 반드시 전원의 극성을 확인 하고 연결해서 사용해야한다.

스위치

업로드 스위치

• 다이나믹셀 제어를 위해서 아두이노 보드의 하드웨어 시리얼 포트를 사용하는데 같은 포트로 업로드가 진행 되기 때문에 두 포트가 충돌이 날 수 있다.
• 따라서 업로드를 위해서는 시리얼 포트 스위치를 이용하여 Upload 위치로 이동 시킨 후 업로드를 한다.
• 업로드가 완료된 후에는 다이나믹셀 제어를 위해서 스위치를 다이나믹셀 위치로 이동 시켜야한다. 이동 시키지 않는다면 다이나믹셀 구동이 되지 않는다.

다이나믹셀 전원 스위치

• 다이나믹셀 커넥터의 전원을 별도로 On/Off 할수 있는 스위치이다.

다이나믹셀 쉴드 라이브러리

특징

• 아두이노 보드 호환
• 다이나믹셀 프로토콜 1.0/2.0 지원
• 최대 16개 다이나믹셀 제어 가능(일반적으로 XL-320, XL430-W250은 각 모터당 0.4 ~ 0.6A를 소모함)
• SynWrite 지원
• RC100 라이브러리 지원
• 소프트 시리얼 라이브러리를 이용한 시리얼 통신
• 다이나믹셀 쉴드 라이브러리 버전 0.1.0부터 DYNAMIXEL2Arduino 라이브러리를 기반으로 사용

라이브러리 설치

아두이노 IDE에서 라이브러리를 추가하는 세가지 방법이 있다.

• 라이브러리 매니저를 활용하는 방법
• Zip파일로 압축된 라이브러리를 불러오는 방법
• 수동으로 설치하는 방법

각각의 방법에 대한 자세한 설명은 Arduino Official Guide에서 찾을 수 있다.
다음은 라이브러리 매니저를 활용하는 예이다.

다이나믹셀 쉴드 라이브러리(v0.1.0 이상)를 사용하기 위해서는 DYNAMIXEL2Arduino 라이브러리를 먼저 설치해야 한다.

라이브러리를 설치하였다면, examples 항목에 DynamixelShield가 생기고 사용 가능한 예제를 볼 수 있다.

라이브러리 API

다이나믹셀 쉴드(v0.1.0 이상)

주의 : 다이나믹셀 쉴드 라이브러리(v0.1.0 이상)를 사용하기 위해서는 DYNAMIXEL2Arduino 라이브러리를 설치해야 합니다.

Dynamixel2Arduino 클래스

• begin()
• getPortBaud()
• ping()
• scan()
• getModelNumber()
• setID()
• setProtocol()
• setBaudrate()
• torqueOn()
• torqueOff()
• ledOn()
• ledOff()
• setOperatingMode()
• setGoalPosition()
• getPresentPosition()
• setGoalVelocity()
• getPresentVelocity()
• setGoalPWM()
• getPresentPWM()
• setGoalCurrent()
• getPresentCurrent()
• readControlTableItem()
• writeControlTableItem()

Master 클래스

Dynamixel2Arduino 클래스는 Master 클래스로부터 다음의 함수를 상속받습니다.

• syncRead()
• syncWrite()
• bulkRead()
• bulkWrite()
• getLastLibErrCode()

RobotisRemoteController 클래스

• begin()
• availableData()
• readData()
• availableEvent()
• readEvent()
• flushRx()
• available()
• read()
• peek()
• flush()
• write()

다이나믹셀 쉴드(v0.0.5)

주의 : 이 버전의 API는 더이상 지원되지 않습니다.

bool begin(uint32_t baud_rate = 57600, uint8_t protocol_version = DXL_PACKET_VER_2_0);

bool scan(void);
bool ping(uint8_t id = DXL_GLOBAL_ID);
bool addMotor(uint8_t id, uint8_t model);
bool setProtocolVersion(uint8_t version);
bool write(uint8_t id, uint16_t addr, uint8_t *p_data, uint16_t length, uint32_t timeout);
bool read(uint8_t id, uint16_t addr, uint8_t *p_data, uint16_t length, uint32_t timeout);

uint8_t getDxlCount(void);
uint8_t getDxlID(uint8_t index);
uint32_t getErr(void);
void clearErr(void);

bool reboot(uint8_t id);
bool reset(uint8_t id);

bool setID(uint8_t id, uint8_t new_id);
bool setBaud(uint8_t id, uint32_t new_baud);

bool ledOn(uint8_t id);
bool ledOff(uint8_t id);

bool torqueOn(uint8_t id);
bool torqueOff(uint8_t id);

bool setJointMode(uint8_t id);
bool setWheelMode(uint8_t id);

bool    setGoalPosition(uint8_t id, uint32_t position);
int32_t getGoalPosition(uint8_t id);
int32_t getCurPosition(uint8_t id);

bool    setGoalSpeed(uint8_t id, int32_t speed);
int32_t getGoalSpeed(uint8_t id);   
int32_t getCurSpeed(uint8_t id);  

bool    setGoalAngle(uint8_t id, int32_t angle);
int32_t getGoalAngle(uint8_t id);
int32_t getCurAngle(uint8_t id);

bool syncWriteBegin(void);
bool syncWriteEnd(void);

참고자료

커넥터 정보

항목	TTL	RS-485	XL-320 (TTL)
핀번호	1 GND 2 VDD 3 DATA	1 GND 2 VDD 3 DATA+ 4 DATA-	1 GND 2 VDD 3 DATA
다이어그램
하우징	JST EHR-03	JST EHR-04	MOLEX 51065-0300
PCB 헤더	JST B3B-EH-A	JST B4B-EH-A	MOLEX 53253-0370
Crimp 터미널	JST SEH-001T-P0.6	JST SEH-001T-P0.6	MOLEX 50212-8000
다이나믹셀 전선규격	21 AWG	21 AWG	24 AWG

통신 회로

다이나믹셀을 제어하기 위해서는 제어기의 UART 신호를 Half duplex type으로 변환시켜 주어야 합니다. 다음은 권장 회로도입니다.

TTL 통신

TTL 통신회로

참고: 위 회로는 5V 전원을 사용하는 MCU를 사용하거나 IO가 5V tolerant한 경우 사용 가능합니다. 그 외의 경우, Level Shifter를 사용하세요.

RS-485 통신

RS-485 통신회로

참고: 위 회로는 5V 전원을 사용하는 MCU를 사용하거나 IO가 5V tolerant한 경우 사용 가능합니다. 그 외의 경우, Level Shifter를 사용하세요.

전원은 Pin1(-), Pin2(+)를 통하여 다이나믹셀로 공급됩니다.(다이나믹셀 전용 Controller에는 위의 회로가 내장되어 있습니다.)
위의 회로도에서 TTL Level의 TxD와 RxD는 TX_Enable_5V의 Level에 따라 다음과 같이 Data 신호의 방향이 결정됩니다.

• TX_Enable_5V =High인 경우: TxD의 신호가 D+, D-로 출력
• TX_Enable_5V =Low인 경우: D+, D-의 신호가 RxD로 입력