通信プロトコル

Alius ロボット関節モジュールは、CAN / CAN-FD バスを介してコントローラーと通信します。本ドキュメントでは、通信プロトコルのデータフレーム形式、コマンドセット、状態フィードバックメカニズムを詳細に説明し、開発者が関節モジュールとの確実な通信を実現できるよう支援します。

プロトコル概要

関節モジュールは、CAN バスに基づくカスタム・アプリケーション層プロトコルを使用します。プロトコル設計は以下の原則に従います：

各関節モジュールはバス上で一意のノード ID（1–127）を持ちます。コントローラーはノード ID によって異なるモジュールを区別します。ノード ID はソフトウェアで構成可能で、モジュールの不揮発性メモリーに保存されます。

CAN 識別子（CAN ID）は 11 ビット標準フレーム形式を使用し、以下のように構成されます：

Bits [10:7]  – 機能コード（Function Code）
Bits [6:0]   – ノード ID（Node ID）

機能コード定義：

機能コード	名称	方向	説明
0x0	ハートビートフレーム	モジュール → コントローラー	モジュールが周期的に送信する状態ハートビート
0x1	制御コマンド	コントローラー → モジュール	位置／速度／トルク制御コマンド
0x2	状態フィードバック	モジュール → コントローラー	リアルタイム位置、速度、トルク・フィードバック
0x3	パラメーター読み書き	双方向	モジュールパラメーターの読み取り／書き込み
0x4	故障報告	モジュール → コントローラー	故障コードおよび詳細情報
0x5	ファームウェア更新	双方向	ファームウェア更新データストリーム

データフレーム形式（8 バイト）：

データフレーム形式（8 バイト）：

データフレーム形式（8 バイト）：

モジュールは構成可能な周期（デフォルト 10 ms）で状態フィードバックフレームを送信します。フレーム形式（8 バイト）：

バイト	フィールド	説明
0	状態フラグ	Bit 0: イネーブル状態；Bit 1: 故障フラグ；Bit 2: 定位フラグ
1–3	現在位置	32 ビット符号付き整数、単位：エンコーダーカウント
4–5	現在速度	16 ビット符号付き整数、単位：0.1 °/s
6–7	現在トルク	16 ビット符号付き整数、単位：0.1 N·m

要求フレーム形式：

応答フレーム形式：

バイト	フィールド	説明
0	操作コード	0x81 = 読み取り応答
1–2	パラメーター ID	要求フレームと一致
3–6	パラメーター値	32 ビット・データ、形式はパラメータータイプにより異なります
7	ステータスコード	0x00 = 成功；0 以外 = エラーコード

パラメーター ID	名称	読み／書き	説明
0x0001	ノード ID	R/W	モジュール CAN ノード ID
0x0002	通信ボーレート	R/W	0 = 1Mbps；1 = 2Mbps；2 = 5Mbps（CAN-FD）
0x0003	制御モード	R/W	0 = 位置；1 = 速度；2 = トルク
0x0004	零点オフセット	R/W	エンコーダー零点オフセット
0x0005	温度制限	R/W	過熱保護閾値、単位：°C
0x0006	電流制限	R/W	ピーク電流制限、単位：0.1 A

故障が検出されると、モジュールは直ちに故障報告フレームを送信し、保護状態（トルク出力停止）に入ります。

故障コード定義：

CAN-FD 通信を使用する場合、データフレーム長を 64 バイトに拡張でき、より高帯域幅の状態フィードバックとファームウェア更新データ伝送をサポートします。CAN-FD フレーム形式は標準 CAN フレーム形式と互換性があり、コントローラーはフレームタイプを自動的に識別できます。

複数関節協調制御シナリオでは、より低い通信遅延と高いデータ・スループットを得るために、CAN-FD 通信の使用を優先することを推奨します。