ROS2 音声対話

1、環境準備

システム要件

• オペレーティングシステム：Ubuntu 22.04

• ROS2 バージョン：Humble

依存ライブラリのインストール

# 1. ソースを更新
sudo apt update

# 2. ROS2 基本パッケージをインストール
# (ROS2 インストール済みの場合はスキップ)
sudo apt install ros-humble-desktop -y

# 3. 本プロジェクトの依存関係をインストール（シリアルと I2C の両方に対応）
sudo apt install python3-pip ros-humble-rviz2 ros-humble-visualization-msgs -y
pip3 install pyserial smbus2

# 4. I2C 接線を使用する場合は追加でインストール
sudo apt install python3-smbus2 i2c-tools -y

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2、3 種類の配線方法の説明

AI 音声対話モジュールは以下の 3 種類の配線方法に対応しています：

自動検出メカニズム

ROS2 ノードの起動時には、以下の順序で配線方法を自動検出します：

1. まずシリアルポートを試行：/dev/ttyUSB0 → /dev/ttyACM0 → /dev/ttyAMA0 → /dev/ttyS0 を順に検出

2. 次に I2C を試行：/dev/i2c-1 上にスレーブ 0x2A が存在するかどうかを検出

3. シリアルポートの検出では、デバイスファイルが存在して開くことができれば使用可能とみなし、追加の検証は不要です

いずれかの方法が検出されると検出を停止し、その方法を使用するよう固定します。手動設定は一切不要です。

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3、IIC プロトコルの説明

IIC スレーブ設定

レジスタ定義

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4、シリアルポートプロトコルの説明 (Type-C / UART)

フレームフォーマット

各フレームは固定で 5 バイトです：

ボーレート

固定 115200 bps です。

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5、ワークスペースとディレクトリ構造の作成

ディレクトリの作成

mkdir -p ~/juxi_speech_ws/src
cd ~/juxi_speech_ws/src

ROS2 パッケージの作成

ros2 pkg create --build-type ament_python juxi_voice --license MIT

最終的なディレクトリ構造

~/juxi_speech_ws/
├── build/
├── install/
├── log/
└── src/
    └── juxi_voice/
        ├── package.xml
        ├── setup.py           # (本プロジェクト提供のものに置き換え)
        ├── juxi_voice.rviz    # (新規作成: RViz 設定ファイル)
        ├── resource/
        │   └── juxi_voice
        └── juxi_voice/
            ├── __init__.py
            ├── voice_node.py    # (新規作成: 音声ノード)
            └── rviz_control.py  # (新規作成: RViz 制御ノード)

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6、ファイルの内容と配置

ファイル 1：voice_node.py (音声制御ノード)

場所：~/juxi_speech_ws/src/juxi_voice/juxi_voice/voice_node.py

主要機能：

• Type-C / UART / IIC の配線方法を自動検出

• 統一コマンドワードマッピングテーブル（114 個のコマンドワード）

• 配線方法に応じて対応する通信バックエンドを使用

主要アーキテクチャ：

# 統一コマンドデータ: ID → (シリアルバイト2, シリアルバイト3, コマンドテキスト, 再生モード)
CMD_DATA = {
    1:  (0x01, 0x00, "欢迎语", "被"),
    3:  (0x03, 0x00, "你好小犀", "主"),
    14: (0x00, 0x04, "小车前进", "主"),
    84: (0xFF, 0x5F, "这是红色", "被"),
    ...
}

# 自動検出関数
def detect_connection(logger):
    # 1. I2C を試行
    # 2. シリアルポート /dev/ttyUSB0, /dev/ttyACM0, /dev/ttyAMA0, /dev/ttyS0 を試行
    ...

（完全なコードはプロジェクトで提供される voice_node.py ファイルをご参照ください）

ファイル 2：rviz_control.py (RViz 制御ノード)

場所：~/juxi_speech_ws/src/juxi_voice/juxi_voice/rviz_control.py

/juxi_voice_cmd トピックを購読してコマンドテキストを受信し、コマンドに応じてキューブの可視化を更新します。

（完全なコードはプロジェクトで提供される rviz_control.py ファイルをご参照ください）

ファイル 3：setup.py の変更

場所：~/juxi_speech_ws/src/juxi_voice/setup.py

entry_points={
    'console_scripts': [
        'voice_node = juxi_voice.voice_node:main',
        'rviz_control = juxi_voice.rviz_control:main',
    ],
},

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7、ビルドと実行

ビルド

cd ~/juxi_speech_ws
colcon build --symlink-install

環境変数

source ~/juxi_speech_ws/install/setup.bash
# または ~/.bashrc に追記
echo "source ~/juxi_speech_ws/install/setup.bash" >> ~/.bashrc

権限設定

# I2C 権限
sudo chmod 666 /dev/i2c-1
# シリアルポートの権限
sudo chmod 666 /dev/ttyUSB0
sudo chmod 666 /dev/ttyACM0
sudo chmod 666 /dev/ttyAMA0
# またはユーザーグループに追加
sudo usermod -aG dialout $USER
sudo usermod -aG i2c $USER

ノードの実行（3 つのターミナル）

ターミナル 1：音声ノード

cd ~/juxi_speech_ws
source install/setup.bash
ros2 run juxi_voice voice_node

起動時には検出された配線方法が表示されます：

自动检测: IIC /dev/i2c-1 (从机地址 0x2A)
语音节点启动完成 - IIC /dev/i2c-1 (从机地址 0x2A)

または

自动检测: UART /dev/ttyUSB0
语音节点启动完成 - UART /dev/ttyUSB0

ターミナル 2：RViz 制御ノード

cd ~/juxi_speech_ws
source install/setup.bash
ros2 run juxi_voice rviz_control

ターミナル 3：RViz 可視化（設定済みファイルを直接読み込むため、手動設定は不要）

rviz2 -d ~/juxi_speech_ws/src/juxi_voice/juxi_voice.rviz

または、先に RViz を開いてから読み込むこともできます：

rviz2
# メニューバー: File → Open Config → juxi_voice.rviz を選択

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8、RViz 設定済みファイルの説明

juxi_voice.rviz には以下の内容が設定済みで、起動するだけで使用でき、手動操作は一切不要です：

• Fixed Frame：map

• Marker 表示：/juxi_visual_marker を購読済み（単一マーカー）

• MarkerArray 表示：/juxi_visual_markers を購読済み（複数マーカー：ロボットアーム、バッテリー残量、アラームなど）

• 視点：斜め上方から観察し、中心点は原点

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9、使用方法

ウェイクアップ

モジュールに向かって "你好小犀" と言う → モジュールが "我在" と応答します

コマンドの送信

• "小车前进" → ブロックが前進

• "亮红灯" → ブロックが赤色に変化

• "打开流水灯" → 色が循環して変化

• "报警" → 赤いパルス球体

• "显示电量" → バッテリー残量のテキスト

ホストからの再生トリガー

# パッシブ再生
ros2 topic pub /juxi_passive_play std_msgs/msg/String "data: '这是红色'"
# 機能ワード再生
ros2 topic pub /juxi_func_play std_msgs/msg/String "data: '欢迎语'"
# コマンドワード再生
ros2 topic pub /juxi_cmd_play std_msgs/msg/String "data: '小车前进'"

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10、コマンドワード ID 対照表

機能ワード (ID 1-10)

コマンドワード (ID 11-83, 113)

パッシブ再生フレーズ (ID 84-112, 114)

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11、ROS2 トピックの説明

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12、よくある問題のトラブルシューティング

起動時に"AI 音声対話モジュールが検出されません"と表示される

配線方法に対応するデバイスファイルが存在するか確認します：

# I2C 接線
ls /dev/i2c-1
sudo i2cdetect -y 1   # 0x2A が表示されるはず

# Type-C 接線
ls /dev/ttyUSB0 /dev/ttyACM0

# UART 接線
ls /dev/ttyAMA0 /dev/ttyS0

シリアルポートの権限エラー

sudo chmod 666 /dev/ttyUSB0   # または /dev/ttyACM0 など

I2C 権限エラー

sudo chmod 666 /dev/i2c-1

RViz にブロックが表示されない

• Fixed Frame が map であるか確認してください

• Topic が /juxi_visual_marker であるか確認してください

ウェイクアップ後にコマンドを言っても反応しない

ros2 topic echo /juxi_voice_cmd

データがある → RViz 設定の問題；データがない → 配線/通信の異常。

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