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PokePal 2台目構築：Jetson Orin NanoでGPU搭載AI対話デバイスを作る

2025/09/05に公開

 はじめに!更新履歴
2025/09/06: 購入リンクと価格情報を追加、MAX98357Aアンプの正しい部品画像を追加
2025/09/05: 初版公開
PokePalプロジェクトでは、1台目のRaspberry Pi 5で音声対話システム（v0.1.76）が試験稼働中です。今回は2台目としてJetson Orin Nanoを使用し、GPU活用による高性能版を構築します。これにより、複数デバイスの混合運用（RasPi＋Jetson）の検証と、将来の管理画面開発を準備します。

 作業内容Jetson Orin Nano Developer Kitの初期セットアップ
JetPack 6.0 OSのインストール
I2S音声入出力システムの構築（マイク＋アンプ＋スピーカー）
Docker環境とAzure IoT Edge Runtime設定
既存PokePalモジュール（voice-conversation等）の移植

 技術スタック
 ハードウェア
本体: NVIDIA Jetson Orin Nano Developer Kit 8GB

ケース: KKSB NVIDIA Jetson Orin Nano Developer Kit Case

ストレージ: SanDisk Extreme PRO microSDXC 128GB (R:200MB/s, W:90MB/s, A2)

マイク: INMP441 I2S MEMSマイクモジュール

アンプ: MAX98357A I2S Class-Dアンプ（注文中）

スピーカー: Taoglas SPKM.15.8.A（φ15mm×8mm）

カメラ: USBカメラモジュール OV3660チップ 視野角110° 2048×1536 15fps（将来的な映像処理用、今回は未使用）

電源: 専用ACアダプタ 19V/2.37A

 ソフトウェア
OS: JetPack 6.0（Ubuntu 22.04ベース、CUDA対応）

コンテナ: Docker CE + NVIDIA Container Runtime

IoT: Azure IoT Edge Runtime 1.5

音声処理:
Whisper（音声認識、GPU高速化予定）
OpenAI GPT-4（対話AI）
Azure Speech Services（音声合成）


 1. Jetson Orin Nano + ケース

Jetson Orin Nano Developer Kit 8GBとKKSBケース
購入先：
NVIDIA Jetson Orin Nano Developer Kit：67,500円

＊2025年6月8日に67,500円で購入しましたが、9月6日時点では51,067円まで値下がりしてますね...値下がりしにくいものだと思っていましたが意外でした。
KKSB Jetson Orin Nano ケース：4,519円

 2. 音声周辺機器の準備はんだなどが必要だったので今回は準備のみ

 マイクモジュール

INMP441 I2S MEMSマイクモジュール - 高品質デジタル音声入力用
購入先： INMP441 I2S MEMSマイクモジュール：679円

 スピーカーとアンプ

Taoglasスピーカー（φ15mm）とPAM8302Aアンプ（アナログ用のため使用せず）

PAM8302AアンプはMAX98357Aアンプと間違えた😭

これだけamazonじゃなくて海外のサイトだったので、Taoglasスピーカーと一緒に買おうと思ったら間違ったものを買ってしまいました。。。

こちら↓が正しいようです。


TVETE製 MAX98357A I2Sアンプモジュール - デジタル音声出力用の正しい部品
購入先：

Taoglas SPKM.15.8.A スピーカー：200円くらい

MAX98357A I2Sアンプ（正しい部品）：835円

 カメラモジュール（将来用）

OV3660チップ搭載 視野角110° USBカメラモジュール - 将来の映像処理用
購入先： OV3660 USBカメラモジュール：2,076円

 3. ストレージの準備

SanDisk Extreme PRO microSDXC 128GB - 高速読み書き対応（R:200MB/s, W:90MB/s）
購入先： SanDisk Extreme PRO microSDXC 128GB：2,310円

 セットアップ手順
 JetPack 6.0のインストール
 1. JetPackイメージのダウンロードNVIDIAの公式サイトから、Jetson Orin Nano Developer Kit用のJetPack 6.0 SDカードイメージをダウンロードします。


NVIDIAのJetPack SDK 6.0ダウンロードページ
https://developer.nvidia.com/embedded/jetpack-sdk-60
「SD Card Image Method」→「JETSON Orin Nano DEVELOPER KIT」を選択

 2. balenaEtcherのインストール（macOS）SDカードへの書き込みには、安全で使いやすいbalenaEtcherを使用します。

 Homebrewでのインストール（失敗する場合あり）# Homebrewでインストールを試みる
brew install --cask balenaetcher
# → M3 Maxで失敗：Error: Download failed on Cask 'balenaetcher' 
#   with message: Download failed: .../balenaEtcher-2.1.4-arm64.dmg
つまずきポイント：M1/M2/M3 MacでのHomebrew失敗

Apple Silicon Mac（M1/M2/M3）では、HomebrewからのbalenaEtcherインストールが失敗することがあります。ARM64版のダウンロードリンクが壊れているためです。

 解決策：公式サイトから直接ダウンロード公式サイトにアクセス：https://www.balena.io/etcher/
「ETCHER FOR MACOS (ARM64)」を選択（M1/M2/M3 Mac用）
ダウンロードしたdmgファイルを開く
balenaEtcherをアプリケーションフォルダにドラッグ&ドロップ
なぜbalenaEtcher？
間違って内蔵ドライブを消す心配がない（自動的に除外）
書き込み後に自動検証してエラーをチェック
3ステップで簡単に完了

 3. SDカードへの書き込み
 重要：操作の順番balenaEtcherは順番通りに操作する必要があります。「Select target」を先に押してもSDカードは選択できません。

 正しい手順

balenaEtcherでJetPackイメージとSDカードを選択
Flash from file を最初にクリック
ダウンロードしたJetPackイメージを選択
ファイル名例：jetson-orin-nano-devkit-sd-card.img
サイズ：約7-8GB
Select target をクリック（Flash from file選択後にアクティブになる）
SDカード（SanDisk Extreme PRO 128GB）を選択
容量が正しいことを確認（128GB前後と表示）
内蔵ドライブは表示されないので安全
Flash! をクリック
管理者パスワードを入力（要求された場合）
書き込み開始：約15-20分
自動検証も実行される


SDカードへのJetPackイメージ書き込み中（75%完了）
# 書き込み進捗
# Flashing... [===========     ] 75% 
# Validating... [================] 100%
# Flash Complete!

# 書き込み完了後、SDカードは自動的にアンマウントされます
# Jetsonに挿入する準備が整いました

 Jetson初期セットアップの準備
 必要な周辺機器初期セットアップには以下の機器が必要です：


機器
用途
備考


DisplayPort-HDMIケーブル
映像出力
Jetsonはdisplayport出力

USBキーボード・マウス
初期設定入力
設定後はSSHで操作可能

LANケーブル
ネットワーク接続
Wi-Fi設定も可能

モニター
画面表示
HDMI入力対応


 Jetson初回起動と初期設定
 Ubuntu初期設定初回起動時のセットアップウィザード：


項目
設定値
備考


言語
日本語 or English
お好みで

キーボード
Japanese
日本語キーボードの場合

タイムゾーン
Asia/Tokyo
日本時間

ユーザー名
任意
例：jetson

ホスト名
任意
例：jetson-nano-01

APP Partition Size
デフォルト
最大サイズ推奨

Install Chromium
Do not
ヘッドレス運用のため不要

設定完了後、自動的に再起動されます。

 SSH接続の設定JetsonにSSHでリモート接続すると作業が楽になります：
# Jetsonのターミナルで実行
# IPアドレスを確認
hostname -I

# SSHサービスの確認（通常はデフォルトで有効）
sudo systemctl status ssh
# Macから接続
ssh [ユーザー名]@[JetsonのIPアドレス]
# 例：ssh jetson@***.***.***.***

 Azure IoT Edge Runtimeのインストール
 1. Microsoftリポジトリの追加# Microsoft GPGキーを追加
curl https://packages.microsoft.com/keys/microsoft.asc | \
  gpg --dearmor | \
  sudo tee /usr/share/keyrings/microsoft-archive-keyring.gpg > /dev/null

# Ubuntu 22.04用リポジトリを追加
echo "deb [arch=arm64 signed-by=/usr/share/keyrings/microsoft-archive-keyring.gpg] \
  https://packages.microsoft.com/ubuntu/22.04/prod jammy main" | \
  sudo tee /etc/apt/sources.list.d/microsoft-prod.list

 2. IoT Edge Runtimeインストール# パッケージリストを更新
sudo apt update

# IoT Edge Runtimeをインストール
sudo apt install -y aziot-edge

# バージョン確認
sudo iotedge version
# 結果：iotedge 1.5.21

 3. IoT Hubデバイスの作成Azure CLIを使用して新しいIoT Edgeデバイスを作成：
# Macのターミナルから実行
# 新しいEdgeデバイスを作成
az iot hub device-identity create \
  --hub-name [IoT Hub名] \
  --device-id [デバイスID] \
  --edge-enabled

# 接続文字列を取得
az iot hub device-identity connection-string show \
  --hub-name [IoT Hub名] \
  --device-id [デバイスID]

 4. IoT Edge設定Jetsonで設定ファイルを編集：
# 設定ファイルを編集
sudo nano /etc/aziot/config.toml
以下の内容に編集：
# Manual provisioning with connection string
[provisioning]
source = "manual"
connection_string = "HostName=xxx.azure-devices.net;DeviceId=xxx;SharedAccessKey=xxx"

# ホスト名を設定
hostname = "jetson-nano-01"
設定を適用：
# 設定を適用
sudo iotedge config apply

# サービスステータス確認
sudo iotedge system status

# モジュール確認
sudo iotedge list

 5. 自動デプロイメントの設定Azure DevOpsの自動デプロイメントを受け取るため、デバイスタグを設定：
# Macから実行
az iot hub device-twin update \
  --hub-name [IoT Hub名] \
  --device-id [デバイスID] \
  --set tags='{"environment":"dev"}'
タグ設定後、数分でPokePalモジュールが自動的にダウンロード・起動されます。

 トラブルシューティング
 Key Vault認証エラーと解決voice-conversationモジュールでKey Vault証明書認証エラーが発生：
ERROR - Failed to create Key Vault client: [Errno 21] Is a directory: '/[証明書名].pem'
原因：初回デプロイ時にディレクトリとして作成されてしまった
解決方法：
RasPi（Device1）から証明書をコピー
# RasPiで証明書を確認
ssh [ユーザー名]@***.***.***.***
sudo ls -la /etc/iotedge/kvcerts/[証明書名].pem
# -rw-r--r-- 1 root root [size] [date] /etc/iotedge/kvcerts/[証明書名].pem

# 証明書をJetsonにコピー
sudo cp /etc/iotedge/kvcerts/[証明書名].pem /tmp/
exit

# Jetsonで受け取り
scp [ユーザー名]@***.***.***.***:/tmp/[証明書名].pem /tmp/
sudo mkdir -p /etc/iotedge/kvcerts
sudo cp /tmp/[証明書名].pem /etc/iotedge/kvcerts/
コンテナを再作成
# 古いコンテナを削除
sudo docker stop voice-conversation
sudo docker rm voice-conversation

# モジュール再起動
sudo iotedge restart voice-conversation
動作確認
sudo iotedge list
# voice-conversation が running になっていることを確認

sudo iotedge logs voice-conversation --tail 20
# CertificateCredential.get_token succeeded が表示されれば成功

 音声対話システムの動作確認
 USB音声デバイスでの暫定動作I2Sアンプ到着までの間、USBマイク・スピーカーで動作確認：
# USBマイク音量設定
amixer -c 3 cset numid=3 8

# 動作確認（応答時間6～9秒、未最適化）
# RasPi（Device1）は2.6～4.9秒

 作業結果✅ Ubuntu 22.04初期設定完了
✅ Azure IoT Edge Runtime 1.5.21インストール
✅ IoT Hubデバイス登録・自動デプロイ設定
✅ Key Vault認証問題解決（RasPiから証明書コピー）
✅ voice-conversationモジュール正常起動確認

 モジュール動作状況

モジュール
ステータス
備考


edgeAgent
✅ Running
正常動作

edgeHub
✅ Running
正常動作

system-monitor
✅ Running
正常動作

voice-conversation
✅ Running
Key Vault認証成功、音声デバイス未接続


 学んだことJetPack 6.0にはDockerがプリインストール済み（追加インストール不要）
Azure DevOpsの自動デプロイメントはタグ設定で簡単に適用可能
複数デバイス（RasPi + Jetson）の混合運用が可能
Key Vault証明書はデバイス間で共有可能（同じService Principal使用）
コンテナ再作成時は docker rm が必要（設定変更を反映させるため）

 次回の作業予定MAX98357A I2Sアンプ到着後のセットアップ

 関連リンクPokePalプロジェクト

機器	用途	備考
DisplayPort-HDMIケーブル	映像出力	Jetsonはdisplayport出力
USBキーボード・マウス	初期設定入力	設定後はSSHで操作可能
LANケーブル	ネットワーク接続	Wi-Fi設定も可能
モニター	画面表示	HDMI入力対応

項目	設定値	備考
言語	日本語 or English	お好みで
キーボード	Japanese	日本語キーボードの場合
タイムゾーン	Asia/Tokyo	日本時間
ユーザー名	任意	例：jetson
ホスト名	任意	例：jetson-nano-01
APP Partition Size	デフォルト	最大サイズ推奨
Install Chromium	Do not	ヘッドレス運用のため不要

モジュール	ステータス	備考
edgeAgent	✅ Running	正常動作
edgeHub	✅ Running	正常動作
system-monitor	✅ Running	正常動作
voice-conversation	✅ Running	Key Vault認証成功、音声デバイス未接続

はじめに

作業内容

技術スタック

ハードウェア

ソフトウェア

1. Jetson Orin Nano + ケース

2. 音声周辺機器の準備

マイクモジュール

スピーカーとアンプ

カメラモジュール（将来用）

3. ストレージの準備

セットアップ手順

JetPack 6.0のインストール

1. JetPackイメージのダウンロード

2. balenaEtcherのインストール（macOS）

Homebrewでのインストール（失敗する場合あり）

解決策：公式サイトから直接ダウンロード

3. SDカードへの書き込み

重要：操作の順番

正しい手順

Jetson初期セットアップの準備

必要な周辺機器

Jetson初回起動と初期設定

Ubuntu初期設定

SSH接続の設定

Azure IoT Edge Runtimeのインストール

1. Microsoftリポジトリの追加

2. IoT Edge Runtimeインストール

3. IoT Hubデバイスの作成

4. IoT Edge設定

5. 自動デプロイメントの設定

トラブルシューティング

Key Vault認証エラーと解決

音声対話システムの動作確認

USB音声デバイスでの暫定動作

作業結果

モジュール動作状況

学んだこと

次回の作業予定

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