Thonnyを使ったXRPロボットのプログラミング

SLAMブログシリーズのパート1では、SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）とは何か、そしてロボットがナビゲーションのためにSLAMをどのように利用できるかについて説明しました。パート2では、ロボットナビゲーションのために未知の領域の地図を作成するSLAMアルゴリズムで使用される3つの主要な技術について説明しました。このブログでは、初心者に優しいロボット、XRP（体験型ロボティクスプラットホーム）と、それに代わる方法であるThonnyを使ったプログラミング方法について説明します。

XRP（体験型ロボテックプラットフォーム）について

XRPは、オープンソースのロボットプラットフォームで、プログラミングやロボット工学の基礎を学ぶのに役立ちます。入門レベルのロボットプラットフォームであり、よく文書化されており、コミュニティによるサポートも充実しています。XRPはRaspberry Pi Picoベースのロボットです（図1）。

図1：XRPロボット。（画像提供：SparkFun）

Thonnyを使う理由

ThonnyはオープンソースのPython IDE（統合開発環境）で、Pythonプログラミングや基本的なゲーム開発に使用されています。従来、XRPコードと呼ばれるウェブインターフェースを使用してXRPをプログラムしていました。XRPコードは、Google ChromeとMicrosoft Edgeの両ブラウザで動作します。Thonnyを使用することでいくつかの利点があるため、Thonnyを使用したXRPコードの代替方法を見つけようとしています。ThonnyによりXRPへのMicro Pythonライブラリのインストールが容易にでき、特にUbuntu OSでのXRPプログラミングの経験を向上させます。Ubuntu OS上のブラウザベースのXRPコードの不具合を考えると、Thonnyは良い代替方法となります。

XRPプログラミングのためにThonnyをセットアップするには3つのステップがあります。

ステップ1：XRPファームウェアのインストール（オプション）

ロボットにXRPファームウェアをまだインストールしていない場合、以下の手順に従ってファームウェアをダウンロードし、インストールしてください。そうでない場合、すでに実施済みの場合は、このステップを飛ばしてステップ3に進んでください。

1.以下のURLから最新のXRPファームウェアをダウンロードする

URL：Releases · wpilibsuite/xrp-wpilib-firmware (github.com)

• 「.uf2」ファイルをダウンロードするか、 「.uf2」ファイルを含むファームウェアZIPファイルをダウンロードして解凍する

2.XRPをノートパソコンのUSBポートに接続する

3.BOOTSELボタンを押しながら、RESETボタンを押して放す（図2）

図2：XRPコントローラボード。（画像提供：SparkFun）

4.XRPは一時的にコンピュータから切断され、USBストレージデバイス「RPI-RP2」として再接続される

5.ダウンロードした「.uf2」ファイルをRPI-RP2 ドライブにコピーする

6.コピーが終了すると、ドライブは自動的に切断され、XRPをPCから抜くことができる

ステップ2：XRPコードエディタを使ってファームウェアのインストールを検証する

Thonnyを使う前に、まずXRPコードエディタを使用してインストールされたファームウェアを検証します。

1. Google ChromeまたはMicrosoft Edgeを使って以下のURLにアクセスし、XRPコードエディタを開く XRPコードURL
2. USBケーブルを使ってXRPをPCに接続する
3. 「CONNECT XRP」ボタンを押して、XRPロボットをXRPコードに接続する

ステップ3：Thonnyを使ってXRPをプログラミングする

1. Thonnyをダウンロードしてインストールする

URLThonnyのウェブサイト

2. XRPをThonny IDEに接続する
   • インストール後、アプリケーションを開き、USBケーブルでXRPをPCに接続する
3. Thonny IDEの設定
   • Tools（ツール）＞Options（オプション）＞Interpreter（インタプリタ）に進む（図3）

図3：Thonny IDEの構成。（画像提供：Thonny.org）

• 次に、ドロップダウンリストから 「Micro Python (Raspberry Pi Pico)」を選択する（図4）
• ポートドロップダウンリストで、Try to detect port automatically（自動的にポートを検出 ）を選択し、接続用の COM ポートを自動的に検出する（図4）

図4：Thonny IDEの構成。（画像提供：Thonny.org）

テスト

すべてがうまくいったことを検証するために、XRPハードウェアのデフォルトプログラムにアクセスしてみましょう。

• File（ファイル）> Open（開く）...>に進み、ポップアップウィンドウから「Raspberry Pi Pico」を選択する（図5）

図5: XRPファイルにアクセスするThonny IDE。（画像提供：Thonny.org）

• これで、すべてのデフォルトファイル、またはXRPに保存したファイルが表示される（図6）

図6：XRPコードファイルを表示するThonny IDE。（画像提供：Thonny.org）

• XRPExamplesを開き、任意のコードを実行する
• 図7に示されるような出力が表示される

図7：実行中のコードのThonny IDE出力ウィンドウ。（画像提供：Thonny.org）

おめでとうございます、これでThonny IDEを使ったXRPのプログラミングは成功です。

まとめ

XRPコードの代替方法としてThonnyを使うことにはメリットがあります。主な利点は、ThonnyによりXRPへのMicro Pythonライブラリのインストールが容易にでき、特にUbuntu OSでのXRPプログラミングの経験を向上させることです。このブログで説明されているステップに従うだけで、XRPをプログラムして実行することができます。