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レゴマインドストーム EV3 を Python で制御するためのセットアップ作業メモです。

Environment

  • LEGO MindStorms EV3
  • Ubuntu 16.04(途中 micro SD カードのところは Windows10)
  • ev3dev (2017-06-09)
  • Python 3.4.2

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ev3dev

ev3dev の OS 起動

ev3dev とは、Debian ベースの Linux OS.

Python でプログラミングするには、標準で入っている OS ではなく、ev3dev を利用する。 この ev3dev OS を micro SD カードに焼いて、カードから OS を起動してその上で作業する。

いわば これはデュアルブート。 なので、もともとの EV3 の OS を削除することなく、ev3dev OS を動かすことができる。

まずは、OS のイメージをダウンロードする。

ダウンロードしたファイルを解凍する。

micro SD カードに write するために、ツールを使う。自分の PC では Ubuntu で作業しているのだけれども、 カードがどうやっても認識できなかったので、Windows から micro SD カードに OS イメージを焼いた。 Windows では、Win32 Disk Imagerというソフトが利用できる。

SD カードを EV3 本体に差し込んで、起動ボタンを押す。1 分ほどで、立ち上がる。

wifi 接続

ssh でリモートログイン

ターミナルを起動して、以下を打ち込む。

ssh robot@ev3dev.local

ユーザ名は、robot, パスワードは maker.ログインが成功すると、以下の出力を得る。

             _____     _
   _____   _|___ /  __| | _____   __
  / _ \ \ / / |_ \ / _` |/ _ \ \ / /
 |  __/\ V / ___) | (_| |  __/\ V /
  \___| \_/ |____/ \__,_|\___| \_/

Debian jessie on LEGO MINDSTORMS EV3!

The programs included with the Debian GNU/Linux system are free software;
the exact distribution terms for each program are described in the
individual files in /usr/share/doc/*/copyright.

Debian GNU/Linux comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY, to the extent
permitted by applicable law.
Last login: Fri Jun 23 10:55:42 2017 from 192.168.3.4
robot@ev3dev:~$

wifi 設定を永続化するために、/etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf の編集をする。

cd /etc/wpa_supplicant/
sudo touch wpa_supplicant.conf
sudo chmod a+w wpa_supplicant.conf
sudo wpa_passphrase <SSID> <passward> >> wpa_supplicant.conf

ev3dev のアップデート

sudo apt-get update

Python

Python

デフォルトでは、Python 2.x が入っているようだ。python3 で 3.x 系が使える。

robot@ev3dev:~$ python
Python 2.7.9 (default, Aug 13 2016, 17:33:18) 

robot@ev3dev:~$ python3
Python 3.4.2 (default, Oct  8 2014, 14:47:30

ev3dev-lang-python

Python で ev3dev のデバイス、 つまりセンサやモータなどを制御するためには、ev3dev-lang-python というライブラリを使う。

ライブラリを最新にする。

sudo apt-get install --only-upgrade python3-ev3dev

ライブラリのドキュメントは以下。

インタラクティブ

Hello World

まずは、Hello World から。Python インタープリタを起動する。

robot@ev3dev:~$ python3
Python 3.4.2 (default, Oct  8 2014, 14:47:30) 
[GCC 4.9.1] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

ライブラリ を import する。

import ev3dev.ev3 as ev3

Hello, World と音をだす。

ev3.Sound.speak('Hello World!').wait()

モーター制御

ev3.LargeMotor でモーターのインスタンスを作成する。

run_timed で、時間指定でモーターを回す。

# インスタンス取得
m = ev3.LargeMotor('outA')

# 3 秒間動かす
m.run_timed(time_sp=3000, speed_sp=500)

時間指定なしでモーターを回すには、run_forever()を使う。止めるには、stop()を使う。

m.run_forever(duty_cycle_sp=30,speed_sp=500)
m.stop()

スクリプト

python3 を使うために、行頭に #!/usr/bin/env python3 を書く。run_motor.py を作成。

#!/usr/bin/env python3
import ev3dev.ev3 as ev3
import time

m = ev3.LargeMotor('outA')
m.run_forever(duty_cycle_sp=50, speed_sp=500)
time.sleep(3)
m.stop()

ターミナルから実行。

python3 run_motor.py

EV3 の本体から、スクリプトを選択して実行することもできる。スクリプトを実行可能にする。

chmod +x run_motor.py

画面から、File Browser を選択して、作成したファイルを選択すると実行できる。

開発環境

いろいろ試したけれども、PyCharm に落ち着きそう。

Emacs

ローカル PC(Ubuntu)の Emacs からリモートサーバの ev3dev のファイルをいじるには、 Emacs の Tramp を使う。

Emacs を起動して、C-x C-f を押してから以下を入力

/ssh:robot@ev3dev.local:

パスワードを聞かれるので maker と入力して Enter.

Windows での方法は、今回は未検証だけど、以下でいけるはず。

これで、ローカルで編集するのと同じ操作でリモートのファイルいじることができる。

追記

しばらくこれでやっていたのだけれども、tramp を使うと入力レスポンスが遅い。ときどきフリーズする。

じゃあサーバに emacs を入れてしまおうとインストールした。

sudo apt-get install -y emacs-nox

これでも遅い。

やっぱりローカルで編集して、編集したものをアップロードする方式がよさそう。

PyCharm

最近 PyCharm が Emacs よりもずっといいと思いはじめた。

PyCharm での 開発設定は以下にまとめられている。

ここには、git 経由で編集するやり方が書いてある。編集と確認のたびにソースをコミットする必要がありそう。

なにかうまい方法はないかと考え中。ローカルで編集したものを rsync でサーバと同期するか。

追記 source sync

うまい手をみつけた。プラグインで、source syncronizer というものがある。

ローカルからサーバへの一方向のアップロードのみできる。インストールは、ファイル > 設定 > プラグインを選択。 source sync を検索してインストールする。

インストールしたら、ツール > source sync を選択。プロトコルを SCP で作成(SFTP だとうまくいかなかった)

  • ホスト: ev3dev.local
  • ホストパス: アップロード先ディレクトリ
  • ユーザ名: robot
  • パスワード: maker

ファイル単位でのアップロードだと漏れがありそうなので、 やっぱり git で版数管理して同期するか、もしくは併用するのがいいかも。

anaconda 環境の設定方法

# ev3 環境を作成
$ conda create -n ev3
$ activate ev3

# python をインストール
$ conda install python

# ev3dev-lang-python をインストール
$ git clone https://github.com/rhempel/ev3dev-lang-python.git
$ cd ev3dev-lang-python
$ python setup.py

作成した仮想環境を PyCharm で利用するには、 ファイル > 設定 > プロジェクト > プロジェクト・インターセプタから、 作成した環境の Python へのパスを通す。

  • ~/anaconda3/envs/ev3/bin/python

なぜか候補に作成した環境があらわれなかったので、 歯車マークを選択して、ローカル追加を選択することで、パスを追加した。

Jupyter Notebook

頑張れば Jupyter Notebook をインストールして使えるようだ。以下のページを参考にした。

試してみたけれども、セルの実行に時間がかかりすぎたり、謎の kernel エラーが発生したりしたのでやめた。

Visual Studio Code

拡張機能で、ローカル PC とサーバのファイルを sync するものがある。これは便利。