Up MCU の調整 作成: 2026-06-02
更新: 2026-06-02

    歩行 NN (Jetson / FPGA) とロボット身体との通信は，MCU (STM32 / C2000) がインタフェースとして中継する。

    　　センサ　
    　　　↓
    　　MCU (NN入力用モジュール)　
    　　　↓
    　　 NN　
    　　　↓（トルク指令）
    　　MCU (NN出力用モジュール)
    　　　↓（電流制御）
    　　モータ


    仮想現実で訓練された NN の Reality Gap は，MCU の調整で埋めていくことになる。
    即ち，MCU の調整で，つぎの事態を解決する：
      実機でのセンサ値は，MCU が変換して，NN に入力する。
      センサ値にはノイズがあるが，ノイズも MCU にとってはデータのうちである。
      そして，センサ値は遅延して NN に入ることになる。
      この結果，NN は間違ったトルクを，｢最適解｣ として出力する。
      MCU は，さらにこれを丸めて出す。
      ここにも，遅延が生ずる。
      そして，モータがこれに遅れて反応。
      結果は，ロボットがバランスを崩して転倒。


    ① 遅延（Latency）
    入出力共通の遅延
    　　通信に遅延
    　　MCU の制御周期（1ms）
    　　NN (Jetson) の推論時間（5〜20ms）

    入力に関するその他の遅延
    　　センサ値の読み取りで，遅延
    　　NN が処理する「今の状態」は，数ミリ秒前の状態

    出力に関するその他の遅延
    　　モータの応答遅れ


    ② ノイズ（Noise）
    入力
    　　IMU（姿勢センサ）はノイズだらけ
    　　足裏の接地判定は誤差が大きい
    　　これが MCU を経て NN に入る

    出力
    　　NN の運動系への指令は，そのままでは通用しない
    　　モータは熱で特性が変わる
    　　地面は滑る・柔らかい・傾いている


    ③ 帯域幅（Bandwidth）
    NN と MCU の通信は，主に CAN バス で行われる。
    CAN 通信は 1Mbps 程度
    　　 I2C は遅い
    　　 Wi-Fi は不安定

    CAN 通信の特徴：
    　　帯域幅：1Mbps 程度
    　　遅延：0.5〜1ms
    　　パケットは小さい（8バイト）
    　　信頼性が高い
    　　自動車でも使われる堅牢な規格

    そしてこの場合：
    　　遅延がある
    　　ノイズが乗る
    　　NN のトルク指令が丸められる
    　　　　たとえば，｢トルク 0.1234 Nm｣ は，
    　　　　MCU が「0.12 Nm」に丸めてしまう
    　　MCU が安全制御で勝手に制限する


    註：｢帯域幅｣
    通信速度の表現としての ｢クロック数｣ に対し，｢帯域幅｣ のことばが使われることがある。
    通信速度は ｢単位時間あたりの通信量｣ であり，そして
    　 ｢情報単位の移動速度が同じなら，
    　　帯域幅が広い方が，通信量が多い｣
    からである。
    ｢帯域幅｣ の語のこの使い方は間違いであるが，既に常用されている。
    ここでは，この ｢常用｣ に倣ってみた。