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ときなむらかわ
5 years ago
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1 ロボットミドルウエア標準 RT ミドルウェア安藤慶昭経済産業省製造産業局産業機械課情報化推進係長 ( 独 ) 産業技術総合研究所知能システム研究部門主任研究員

2 概要ロボットミドルウエアとは? RTミドルウエア:OpenRTM-aist 様々なミドルウエア / プラットフォーム標準化終わりに 2

3 ロボットミドルウエアとは? ロボットシステム構築を効率化するための共通機能を提供するソフトウエアインターフェースプロトコルの共通化標準化例としてモジュール化コンポーネント化フレームワークを提供モジュール化されたソフトウエアやサーバクライアント間の通信をサポートパラメータの設定配置起動モジュールの複合化 ( 結合 ) 機能を提供抽象化により OS や言語間連携相互運用を実現 2000 年ごろから開発が活発化世界各国で様々なミドルウエアが開発公開されている 3

4 ミドルウエアコンポーネント etc ミドルウエア OS とアプリケーション層の中間に位置し特定の用途に対して利便性抽象化向上のために種々の機能を提供するソフトウエア例 :RDBMS ORB 等定義は結構曖昧分散オブジェクト ( ミドルウエア ) 分散環境においてリモートのオブジェクトに対して透過的アクセスを提供する仕組み例 :CORBA Ice Java RMI DCOM 等コンポーネント再利用可能なソフトウエアの断片 ( 例えばモジュール ) であり内部の詳細機能にアクセスするための ( シンタクスセマンティクスともにきちんと定義された ) インターフェースセットをもち外部に対してはそのインターフェースを介してある種の機能を提供するモジュール CBSD(Component Based Software Development) ソフトウエアシステムを構築する際の基本構成要素をコンポーネントとして構成するソフトウエア開発手法 4

5 アナリシスからシンセシスへ scientific principals human being robot animal insect RT based system nature analysis synthesis integration artifact 5

6 体系的システム開発開発者の経験やノウハウに依存したロボットシステム開発体系的システムデザイン : 分析設計実装の一連の流れ 6

7 様々なミドルウエア / プラットフォーム OpenRTM-aist ROS OROCOS OPRoS ORCA Microsoft Robotic Studio Player/Stage/Gazebo ORiN RSNP UNR Platform OPEN-R Open Robot Controller architecture 7

8 様々なミドルウエア / プラットフォーム OpenRTM-aist ROS OROCOS OPRoS ORCA Microsoft Robotic Studio Player/Stage/Gazebo ORiN RSNP UNR Platform OPEN-R Open Robot Controller architecture 8

9 ROS(Robot Operating System) 9

がソフトウエア部分の PL Player の作者の一人ビジネスモデルソフト :ROS( 無償 )+ハード:PR2

10 Willow Garage Willow Garage 2007 年設立のロボットベンチャー ( 米 Menlo Park) Scott Hassan が出資 google の初期エンジンの作者の一人 Brian Gerkey がソフトウエア部分の PL Player の作者の一人ビジネスモデルソフト :ROS( 無償 )+ハード:PR2 を販売その他は不明資金がたくさんあるので急いで利益を上げる必要はないとのことまずPR2を10 台無償で大学などに配布予定 10

11 ROS(Robot Operating System) 目的 : ロボット研究を効率的にする OS ではない Robot Operating System, Robot Open Source UNIX 哲学 UNIX 的なコンパクトなツールライブラリ群による効率的なインテグレーション環境を提供するモジュール性柔軟性再利用性言語 OS 非依存オープンソースプラットフォームアーキテクチャ独自ミドルウエア ( 独自 IDL からコード生成 ) メッセージベース pub/sub モデル RPC モデル 11

12 ROS(2) ライブラリツール群が充実シミュレータ :Gazebo ベースナビゲーション :Player 等座標変換キャリブレーションプランニング :TREX マニピュレーション :OpenRAVE ビジョン :OpenCV 音声 :ManyEars 外部のオープンソースライブラリを取り込みライブラリ群として整備 12

13 Willow Garage および ROS 周辺の動き gazebo OSRF ROS ROS/gazebo を携えてスピンアウトスピンオフ Willow Garage ROS よりビジネスよりの会社として再スタート Scott Hassan が資金提供をやめた? $ WG はポリシーとして DARPA などから資金提供を受けない DARPA から資金提供を受けるために OSRF として独立? DARPA OSRFJ? JSK,AIST, 有志 SwRI ROS-i 産ロボ向け ROS パッケージ開発を目指すコンソーシアム ROS industrial を立ち上げ連携? HiDOF Industrial Perception Inc. OpenCV Open Perception Foundation 8 つのベンチャー NPO(OSRF 含む ) Fraunhofer Suitable Technologi es ROS-i の欧州拠点ドイツの大中小企業が多数参加か? トヨタも? Redwood Robotics

14 ROS Industrial 14

15 ROS Industrial

16 ROS の産業応用 ROS industrial (ROS-i):ROSを産業用途に利用することを目的とし ROSおよびStackを再パッケージ化検証インターフェースの統一などを進めることを目的としたコンソーシアム 2012 年に米国の独立研究所 South West Research Institute が立ち上げ欧州では Fraunhofer IPAが積極的に推進 16

17 ROS-i の目的様々なマニピュレータ, エンドエフェクタ, 認識システムセンサ, 移動プラットフォーム, その他周辺機器機間の相互運用性向上オープンかつモジュール化された先進的なライブラリの配布利用促進オープンソースライブラリに対して一定の品質保証を提供する学会等で発表される最新技術をいち早く実用化するためのチャネルを提供する 17

18 ROS-i Conference これまでに米国で1 回, ドイツで2 回開催コンソーシアムメンバーの募集とコンソーシアムメンバー内での情報共有を目的とする 2014 年 7 月 6 日にFraunhofer IPA, シュツットガルトで開催 Industrie4.0に関する取り組みなども紹介される 18

19 OROCOS 19

20 OROCOS EU プロジェクトで開発 ( ) K.U.Leuven( ベルギー ) LAAS Toulouse( フランス ) ORCA へ KTH Stockholm( スウェーデン ) ハードリアルタイムのソフトウエアフレームワークロボットの制御に必要なライブラリ集 ( 運動学リアルタイム制御 etc ) 最近はコンポーネントベース開発のフレームワークも提供ツールによるモデルベース開発 20

21 OROCOS コンポーネントモデルデータフローポート種々のサービスインターフェースコンフィギュレーション機能コールバックベースのロジック実行フレームワークほぼ RTC を同じ ( マネ?) 21

22 OPRoS (The Open Platform for Robotic Services) 22

23 OPRoS 韓国の国プロジェクトで開発されたロボット用プラットフォーム ETRI(Electronics and Telecommunication Research Institute) KIST, Kanwong Univ., etc OMG RTC( ほぼ ) 準拠通信ミドルウエアは独自 (URC(Ubiquitous Robot Companion PJ) で開発したもの ) ツールチェーンなども提供 23

24 OPRoS ETRI, OMG Infra. WG, OPRoS Component Tools 24

25 OPRoS コンポーネント開発 Component Editor システム構築 Component Composer OpenRTM-aist によく似たツールチェーン ETRI, OMG Infra. WG, OPRoS Component Tools 25

26 YARP 26

27 YARP (Yet Another Robot Platform) IIT (Istituto Italiano di Tecnologia) で開発された icub のためのソフトウエアプラットフォーム icub: EUプロジェクト RobotCub, 53DOFの赤ちゃんの様なヒューマノイド YARP 27

28 YARP コンポーネントフレームワークは無し Main から書き始める原則 1 プロセス 1 モジュール多様な伝送方式のデータポートを提供 TCP, UDP, multicast Carrier: 様々なマーシャリングプロトコルを利用可能簡単な RPC もある独自のマーシャリング方式ノード間の利用にはネームサービスを利用 CUI ツール : yarp 接続制御モジュール制御 28

29 ORiN 29

30 ORiN (Open Robot Interface for the Network) 日本の FA ロボット標準 FA ロボットコントローラを抽象化マルチベンダロボットシステムを容易に実現可能メンバー : ORiN consortium (FANUC, YASUKAWA, Kawasaki, MITSUBISHI, DENSO, KOBELCO) ORiN 30

31 ORiN 設計ポリシ緩やかな標準化様々なタイプのロボット仕様を包含可能拡張性ベンダ特有のオプションを定義可能ネットワークプロトコルのモジュール化既存のロボットに適用可能実装と仕様の分離 OOP 実装ポリシデファクト標準 PC&Windows Distributed object model (DCOM) ネットワーク透過言語非依存 XML ベンダ独自の仕様を記述するための標準フレームワークインターネット技術 HTTP, XML, SOAP 31

32 ORiN アーキテクチャ RAO (Robot Access Object) ロボットコントローラに対する統一されたデータアクセシビリティを提供 RRD (Robot Resource Definition) ロボットプロファイルデータ RAP (Robot Access Protocol) インターネットを介したアクセシビリティを提供 32

33 RSNP (Robot Service Network Protocol)

34 RSi (Robot Service Initiative) RSi (Robot Service Initiative) が主導となって定めるロボット用インターネットサービスのプロトコル RSi:2004 年発足富士通三菱重工東芝安川電機日本気象協会等が加盟ロボットをプラットフォームとしたインターネットと連携した新たなビジネス創出を目指す成田雅彦, 産業技術大学院大学 ROBOMEC2013 RTM 講習会資料より 34

越し通信を実現主としてロボットとインターネット ( クラウド ) との連携に利用 cf.

35 RSNP RSiサーバ等で提供するサービスを各地のロボットを介して提供天気予報見守りロボットマップ各種ロボット制御 SOAPを利用疑似 Push 機能を利用し Firewall 越し通信を実現主としてロボットとインターネット ( クラウド ) との連携に利用 cf. RTC RSNP RTC/RTM 成田雅彦, 産業技術大学院大学 ROBOMEC2013 RTM 講習会資料より 35

36 UNR Platform (Ubiquitous Network Robot Platform) 36

37 UNR Platform 商業施設病院家などのさまざまな場所における人々の活動を支援ロボットスマートフォンアプリ環境センサがネットワークを介して連携し多地点で人々にサービスを提供することを目指す ART により開発配布亀井剛次 ATR, CNR 研究会

38 UNR Platform 一部はOMG RoIS (Robot Interaction Service) 標準に準拠個々のロボット仕様を気にせずアプリケーションを記述可能アプリと下位コンポーネントのデータのやり取りを仲介共通化標準化 38

39 RoIS: ロボット対話サービスに必要な機能を標準化 UNRプラットフォームは各種 RoISサービスをクライアントの要求に応じて仲介ロボット側はRTMや ROSなど何を利用してもよい UNR Platform RoIS 機能コンポーネント群 39

40 RT-Middleware OpenRTM-aist 40

41 RT とは? RT = Robot Technology cf. IT Real-time 単体のロボットだけでなくさまざまなロボット技術に基づく機能要素をも含む ( センサアクチュエータ, 制御スキームアルゴリズム etc.) 産総研版 RT ミドルウエア OpenRTM-aist RT-Middleware (RTM) RT 要素のインテグレーションのためのミドルウエア RT-Component (RTC) RT-Middleware におけるソフトウエアの基本単位 RT-Middleware 41

42 RT ミドルウエアプロジェクト NEDO 21 世紀ロボットチャレンジプログラム ( 年度 ) ロボット機能発現のために必要な要素技術開発 RT 分野のアプリケーション全体に広く共通的に使われる機能および RT 要素の部品化 ( モジュール化 ) の研究開発分散オブジェクト指向システムのミドルウェアである CORBA をベースとして行う RT 要素の分類を行いモジュール化の形態必要な機能課題インタフェース仕様などを明確にする 14 年度成果報告書より 42

43 従来のシステムでは Joystick software Joystick Robot Arm Control software 互換性のあるインターフェース同士は接続可能 Robot Arm 43

44 従来のシステムでは Humanoid s Arm Control software Humanoid s Arm Joystick software Joystick ロボットによってインターフェースは色々互換性が無ければつながらない Robot Arm Control software Robot Arm 44

45 RT ミドルウエアでは RT ミドルウエアは別々に作られたソフトウエアモジュール同士を繋ぐための共通インターフェースを提供する Arm A Control software compatible arm interfaces Humanoid s Arm Joystick software Joystick ソフトウエアの再利用性の向上 RT システム構築が容易になる Arm B Control software Robot Arm 45

46 モジュール化のメリット再利用性の向上同じコンポーネントをいろいろなシステムに使いまわせる選択肢の多様化同じ機能を持つ複数のモジュールを試すことができる柔軟性の向上モジュール接続構成かえるだけで様々なシステムを構築できる信頼性の向上モジュール単位でテスト可能なため信頼性が向上する堅牢性の向上システムがモジュールで分割されているので一つの問題が全体に波及しにくい

47 RT コンポーネント化のメリットモジュール化のメリットに加えてソフトウエアパターンを提供ロボットに特有のソフトウエアパターンを提供することで体系的なシステム構築が可能フレームワークの提供フレームワークが提供されているのでコアのロジックに集中できる分散ミドルウエアロボット体内 LAN やネットワークロボットなど分散システムを容易に構築可能

48 RT ミドルウエアの目的モジュール化による問題解決仕様の明確化最新技術を容易に利用可能誰でもロボットが作れるコストの問題技術の問題ニーズの問題 A 社製移動ベース B 社製アーム C 社製センサ最新の理論アルゴリズム多様なユーザ!!!! RT コンポーネント化仕様モジュール化再利用ロボットの低コスト化システム開発者最新技術を利用可能カスタマイズが容易に多様なニーズに対応ロボットシステムインテグレーションによるイノベーション 48

49 分散オブジェクトとは? システムの機能分割と分散配置ネットワーク透過なオブジェクトコンポーネント化と再利用オブジェクト指向 + ネットワーク分散オブジェクトプロキシオブジェクトアプリ A アプリ B アプリ C ミドルウエア代表例 CORBA (Common Object Request Broker Architecture) CCM (CORBA Component Model) JavaRMI (Java Remote Method Invocation) EJB (Enterprise Java Beans) DCOM, HORB etc 計算機 A OS A 計算機 B OS B 計算機 C OS C 計算機 D OS D 49

50 CORBA の例 <<IDL 定義 >> interface MobileRobot { void gotopos(in position pos); } << サーバ実装 >> class MobileRobot_Impl : public virtual POA_MobileRobot, public virtual PortableServer::RefCountServant Base { void gotopos(position pos) { MobileRobot::gotoPos の実装 } } << クライアント >> 本題にたどり着くまでが面倒 RTミドルウエアがサーバ MobileRobot_var robot; robot = { 何らかの方法でオブジェクト参照を取得 } // robot = プロキシオブジェクト robot->gotopos(pos); サーバスケルトン全部面倒みます object!! IDL メソッド gotopos() 呼び出しクライアントスタブクライアント proxy object call 50

51 RTM RTC とは? ソフトウエアアーキテクチャの違い RTC アプリアプリケーション RTC RTC アプリケーションオブジェクトオブジェクト RTM ライブラリライブラリミドルウエア (CORBA) ミドルウエア (CORBA) OS OS OS 従来ソフトウエアから分散オブジェクトへオブジェクト指向開発言語 OS の壁を越えて利用できるインターフェースを IDL で定義各言語へ自動変換 OS アーキテクチャの違いを吸収ネットワーク透過に利用できる分散システムを容易に構築可能分散オブジェクトから RTC へインターフェースがきちんと決まっている IDL で定義された標準インターフェース呼び出しに対する振る舞いが決まっている (OMG RTC 標準仕様 ) 同じ部品として扱えるコンポーネントのメタ情報を取得することができる動的な接続や構成の変更ができるロボットシステムに特有な機能を提供後述 51

52 RT ミドルウエアと RT コンポーネントロジックデバイス制御制御アルゴリズムアプリケーション etc RT コンポーネントフレームワーク RT コンポーネントロジックを箱 ( フレームワーク ) に入れたもの =RT コンポーネント (RTC) RTC RTC RTC RTC RTC RTC RTC RTC RT ミドルウエア RTC の実行環境 (OS のようなもの )=RT ミドルウエア (RTM) RTC はネットワーク上に分散可能 52

53 RT コンポーネントの主な機能アクティビティ実行コンテキストデータポート共通の状態遷移 Inactive Active 複合実行センサ RTC 制御 RTC データ指向ポート連続的なデータの送受信動的な接続切断目標値位置電圧サーボの例 Error アクチュエータ RTC ライフサイクルの管理コアロジックの実行エンコーダコンポーネント位置 - 1 TI s TDs 制御器コンポーネントデータ指向通信機能 + Kp アクチュエータコンポーネントサービスポート定義可能なインターフェースを持つ内部の詳細な機能にアクセスパラメータ取得設定モード切替 etc ステレオビジョンインターフェースモード設定関数座標系設定関数キャリブレーション etc 画像データサービス指向相互作用機能ステレオビジョンの例ステレオビジョンコンポーネントサービスポート 3D デプスデータデータポートコンフィギュレーションパラメータを保持する仕組みいくつかのセットを保持可能実行時に動的に変更可能セット名セット名名前値名前値複数のセットを動作時に切り替えて使用可能

54 RTC の分割と連携ロボット体内のコンポーネントによる構成例画像データポートカメラコンポーネント顔位置問合せ顔認識コンポーネントデータコマンドの流れカメラコンポーネント画像データステレオビジョンコンポーネントカメラコントロール人物データ表情データジェスチャ軌道データ頭腕駆動コンポーネント音声データ音声認識コンポーネント文字データ対話コンポーネント文字データ音声合成コンポーネントマイクコンポーネント ( モジュール ) 情報の隠蔽と公開のルールが重要

55 RT ミドルウエアによる分散システム RTM によりネットワーク上に分散する RTC を OS 言語の壁を越えて接続することができるネットワークロボット A RTC RTC RTM VxWorks ロボット B RTC RTC RTM FreeBSD ロボット C RTC RTC RTC RTM ARTLinux Linux RTM RTC RTC Windows RTM RTC RTC uitron RTM RTC RTC RTC 同士の接続はプログラム実行中に動的に行うことが出来るアプリケーション操作デバイスセンサ

56 プラットフォーム概要 ( 例 ) 介助犬ロボットの開発 ( 対話による拾上げ動作の実装 ) システム設計検索参照仕様作成ロボット設計支援ツール構想動作確認 RTシステムエディタシミュレータ RT リポジトリ設計 HW SW の検証ロボットの仕様ロボットの RT システム製作拾上げ動作設計ロボットの仕様 ( アプリケーション開発 ) 動作の概略作成動作設計ツール補完動作列生成 ( 安全動作列生成 ) 動作記述の生成保存安全性の確認シミュレータ動作の検証動作 DB 対話による作業命令 ( アプリケーション開発 ) 動作の確認ロボットの仕様シナリオ作成ツール実時間 SW 設計ツール検証シミュレータ動作聴覚シナリオ記述接近作業対話ロボットへ実装 56

操作可能コンポーネント設計をすばやく簡単にオンライン編集機能 C++ Java Python C# のコードを自動生成

57 ツールチェーン RTCBuilder RT コンポーネント設計コード生成 RTSystemEditor RTC を組み合わせてシステムを設計 RTC RTM 統合開発環境の整備 RTシステムを簡単に設計操作可能コンポーネント設計をすばやく簡単にオンライン編集機能 C++ Java Python C# のコードを自動生成 RTC 設計実装デバッグ RTMによるインテグレーションデバッグまでをオフライン編集機能一貫して行うことができる統合開発環境をEclipse 上に構築 57

58 RT-Middleware 関連プロジェクト RTM0.1 リリース OpenRTM-aist リリース from 2002~ OpenRTM-aist リリース OpenRTM-aist 1.0 リリース OMG RTC spec. draft OMG RTC spec. approved OMG RTC 標準仕様リリース FY RT ミドルウエアプロジェクト科研費若手 (B) 科振費分散コンポーネントシミュレータ NEDO 次世代ロボット共通基盤開発ロボット大賞 2007 工業標準部標準基盤研究科振費環境と作業構造のユニバーサルデザインさまざまなプロジェクトで標準ソフトウエアプラットフォームとして採用されている産総研イニシアチブ UCROA NEDO 戦略的先端ロボット要素技術開発経済産業省 NEDO 次世代ロボット知能化技術開発プロジェクト

59 RT ミドルウエア PJ FY FY2004 名称 :NEDO 21 世紀ロボットチャレンジプログラムロボット機能発現のために必要な要素技術開発目的 : RT 要素の部品化 ( モジュール化 ) の研究開発分散オブジェクト指向開発 RT 要素の分類モジュール化に必要な機能インタフェース仕様の明確化予算規模 : 65 百万円全体百万円 59

NEDO 基盤 PJ FY2003-FY2007 その他のロボット開発ツールプラグイン名称 :

C++ 開発環境プラグイン Eclipse Paltform JavaVM RtcLink

60 NEDO 基盤 PJ FY2003-FY2007 その他のロボット開発ツールプラグイン名称 : 運動制御デバイスおよびモジュールの開発目的 : 運動制御デバイスの開発デバイスに搭載するRTCの開発その他モーションコントロールに資するRTM/RTCの開発予算規模 : 15 百万円 / 年 371 百万円全体 1,259 百万円 Java 開発環境プラグイン C++ 開発環境プラグイン Eclipse Paltform JavaVM RtcLink プラグインツールの Eclipse プラグイン化追加拡張 RTC-CAN の開発 dspic 版 RTC-Lite の開発 60

61 名称 : 次世代ロボット知能化技術開発プロジェクト目的ソフトウエアプラットフォームの開発作業知能移動知能コミュニケーション知能に関するモジュールの開発予算 : 400 百万円全体 7,000 百万円研究グループ 15 グループ知能化 PJ FY2007-FY

62 NEDO オープンイノベーションプロジェクト RT ミドルウエアを基盤として多数の福祉機器同士を連携 62

63 RT ルームモニタ表示系 RTC 家電窓制御 RTC 群 Web 表示窓開閉制御家電制御タブレッド玄関ドア制御シナリオコントロール RTC 制御シナリオ制御シナリオ制御シナリオ RTC RTC RTC 入退出管理 RTC 群音声認識音声合成人感センサ RFID による人状態検出インタラクション系 RTC 群センシング系 RTC 群 63

64 RTルームのRTコンポーネント群センサコンポーネントシナリオコンポーネントサービス提供コンポーネント 64

65 応用例 HRP-4/4C: Kawada/AIST HIRO: Kawada/GRX TAIZOU: GRX DAQ-Middleware: KEK/J-PARC KEK: High Energy Accelerator Research Organization J-PARC: Japan Proton Accelerator Research Complex Life Robotics:RAPUDA アーム前川製作所アールティ : OROCHI 新日本電工他 : Mobile SEM VSTONE: ビュートローバー RTC/RTC-BT 新日本電工他 : 小型ベクレルカウンタ 65

Japan Proton Accelerator Research Complex Model : Dell PowerEdge SC1430 CPU :Intel Xeon 5120 @ 1.

4 (i386) Source Sink (J-PARC, 大強度陽子加速器施設 ) 核変換施設 Nuclear Transmutation 物質生命科学実験施設 Materials and Life

Synchrotron (25 Hz, 1MW) ニュートリノ実験施設 Neutrino to Kamiokande 50 GeV Synchrotron (0.

66 Japan Proton Accelerator Research Complex Model : Dell PowerEdge SC1430 CPU :Intel Xeon 1.86GHz 2 Cores 2 Memory: 2GB NIC: Intel Pro 1000 PCI/e (1GbE) OS: Scientific Linux 5.4 (i386) Source Sink (J-PARC, 大強度陽子加速器施設 ) 核変換施設 Nuclear Transmutation 物質生命科学実験施設 Materials and Life Science Experimental Facility ハドロン実験施設 Hadron Beam Facility 500 m Ethernet Linac (350m) 3 GeV Synchrotron (25 Hz, 1MW) ニュートリノ実験施設 Neutrino to Kamiokande 50 GeV Synchrotron (0.75 MW) 88MB/s = 704 Mbps KEK PSDs x816 Readout modules x102 J-PARC = Japan Proton Accelerator Research Complex Joint Project between KEK and JAEA (former JAERI) KEK

67 Comparison of open frameworks Target Open spec/source Realtime Language OS modularity communica tion OpenRTM-aist Universal / OMG RTC ROS Universal / OROCOS Universal / OPRoS Universal / OMG RTC YARP Humanoid/ Universal / C++, C, Python, Java,.NET, Android C++, Python, Java, LISP, Matlab UNIX, Mac OS X, Windows, uitron, QNX, VxWorks Linux, (OS X, Windows) C++, (scripting: Lua) Linux, Windows, Etc.. CBSD Free style CBSD C++ Windows, Linux CBSD C++, Java, Python, Lua, Matlab Linux, Windows, Mac OS X ORCA/ORCA2 Universal / C++, Python RTLinux, Other Free style MSRS Universal /.NET(C++,C#,VB,etc.) Windows SOA CBSD CORBA original protocol Ice, CORBA Original protocol Original protocol CORBA, CURD, Ice DSS SOAP 67

68 Comparison of open frameworks Target Open spec/source Realtime Language OS modularity communica tion OpenRTM-aist Universal / OMG RTC ORiN FA robots / ISO ORiN RSNP Internet Service / RSi RSNP C++, C, Python, Java,.NET, Android UNIX, Mac OS X, Windows, uitron, QNX, VxWorks CBSD C++ Windows OOP Java Java VM OOP CORBA DCOM, CORBA SOAP UNR Platform PlayerStage OPEN-R Open Robot Controller Architecture Internet Service / OMG RoIS/RLS Mobile robot / Java Java VM OOP C, C++, Tcl, LISP, Java, and Python Linux, Etc.. AIBO, C++ Linux / SDR3X OOP Universal / Java, Python Linux, Etc.. PO OOP SOAP original protocol original protocol HORB 68

69 標準化 69

70 標準の役割単純化互換性伝達手段記号の統一経済効果安全生命健康の確保消費者利益保護消費社会の利益保護貿易障壁の除去新宅純二郎他, `` コンセンサス標準戦略事業活用のすべて, p.3, 日本経済新聞出版社, 2008, ISBN

71 標準の類型合意標準デジュール標準国際機関標準 :ISO IEC 等国家標準 :JIS JAS 等コンセンサス標準 ( もともとは国際標準を指す用語 ) 業界標準 : 業界団体主導コンソーシアム標準 : 興味のある企業連合複数分野フォーラム標準 : 現在ではコンソーシアム標準と区別が難しい単独標準デファクト標準デファクト標準のオープン化狭義のデファクト :1 社独占 OMG 標準複雑化した現代的システムではデファクトによる市場独占は困難であるこのほか公開非公開による分類も可能でありかつ類型の境界があいまいな標準もあるため単純には分類できない 71

72 なぜ標準が必要? RTミドルウエアの目的人々の間で共有される共通ソフトウエアモデルオープンな仕様を提供誰でも実装可能実装の多様性仕様を策定することが主たる目的実装 (OpenRTM-aist): 仕様の妥当性検証実装技術に非依存なソフトウエアモデル特定の言語 OS 分散オブジェクトミドルウエアに依存しないモデル (PIM: Platform Independent Model) 標準化された仕様 OMG (Object Management Group) における標準化オープンな標準化プロセス 72

73 インターフェース標準の特徴標準化する範囲が狭い= 差別化領域を確保製品標準化による差別化困難というデメリットが起こりにくいインターフェース両側ともにプロダクトイノベーションを継続可能互換性の確保によるユーザの安心感市場拡大効果はそれほど大きくないが市場と市場を接続する効果がある新宅純二郎他, `` コンセンサス標準戦略事業活用のすべて, p.29 日本経済新聞出版社, 2008, ISBN

OMG における標準化 OMG (Object Management Group) ソフトウエア標準化団体 UML CORBA などの仕様策定で実績 MDA システムを PIM 化することにより抽象化されたモデルの寿命が延び実行可能性変数 ( 品質コスト寿命の積 ) が向上する (MDA: Model Driven Architecture の考え方 ) PIM

74 OMG における標準化 OMG (Object Management Group) ソフトウエア標準化団体 UML CORBA などの仕様策定で実績 MDA システムを PIM 化することにより抽象化されたモデルの寿命が延び実行可能性変数 ( 品質コスト寿命の積 ) が向上する (MDA: Model Driven Architecture の考え方 ) PIM (Platform Independent Model) プラットフォーム ( ここでは CORBA, JavaRMI, SOAP, HORB 等分散オブジェクトプラットフォームを指す ) に依存しないモデル PSM (Platform Specific Model) プラットフォーム毎に PSM から変換されたモデル CORBA PSM, SOAP PSM etc 74

75 OMG RTC 標準化 2005 年 9 RFP: Robot Technology Components (RTCs) 公開 2006 年 2 Initial Response : PIM and PSM for RTComponent を執筆し提出提案者 :AIST( ) RTI( ) 2006 年 4 両者の提案を統合した仕様を提案 2006 年 9 AB にて承認事実上の国際標準獲得 FTF が組織され最終書化開始 2007 年 8 FTF の最後の投票が終了 2007 年 9 AB にて FTF の結果を報告承認 2008 年 4 OMG RTC 標準仕様 ver.1.0 公式リリース 2010 年 1 OpenRTM-aist-1.0 リリース 2012 年 9 ver. 1.1 改定 75

76 PIM (Platform Independent Model) pd RTC Packages «profile» RTC SDOPackage Execution Semantics Introspection (from External Models) Lightw eight RTC (from Robotic Technology Components) OMG RTC 仕様は3つのパッケージから構成される : Lightweight RTC Execution Semantics Introspection 76

77 パッケージ 1: Lightweight RTC pd RTC Packages «profile» RTC Execution Semantics Lightweight RTC Introspection (from Robotic Technology Components) コンポーネント SDOPackage (from External Models) Lightweight RTC コンポーネントポートコネクタ等のスレレオタイプコンポーネントライフサイクル実行コンテキストコンポーネントのメタ情報を取得するイントロスペクション機能は含まれない静的に構成されるコンポーネントポート状態マシン 77

78 パッケージ 2: Execution Semantics pd RTC Packages «profile» RTC Execution Semantics Data flow FSM Lightweight RTC Introspection (from Robotic Technology Components) request response SDOPackage (from External Models) Execution Semantics ロボットシステム一般によく用いられる振舞いのパターンを提供する 1. 時刻に同期してデータの流れにより駆動されるタイプ ( データフロー型 ) 2. Stimulus-response 型あるいはイベントドリブン型の実行タイプ (FSM) 3. 幾つかのモードを内包するモード型 Multi Modal 78

79 パッケージ 2: Introspection pd RTC Packages «profile» RTC Execution Semantics Lightweight RTC Introspection (from Robotic Technology Components) RTC コンポーネント SDO SDOPackage (from External Models) Introspection コンポーネントのメタ情報取得のためのインターフェースを提供別のOMG 標準である SDO(Super Distributed Object) に準拠動的な構成 ( コンポーネント間の接続等 ) が可能なコンポーネントポート状態マシン 79

micrortc SEC CAN ZigBee 等を利用した組込用 RTC 実装〇 ( ブリッジ ) RTMSafety SEC/AIST 機能安全認証 (IEC61508) capable な RTM 実装, 商用〇 ( ブリッジ ) RTC CANOpen SIT, CiA

80 OMG RTC ファミリ名称ベンダ特徴互換性 OpenRTM-aist AIST C++, Python, Java --- OpenRTM.NET SEC.NET(C#,VB,C++/CLI, F#, etc..) RTM on Android SEC Android 版 RT ミドルウエア H-RTM ( 仮称 ) 本田 R&D OpenRTM-aist 互換 FSM 型コンポーネントをサポート RTC-Lite AIST PIC, dspic 上の実装〇 ( ブリッジ ) minirtc, micrortc SEC CAN ZigBee 等を利用した組込用 RTC 実装〇 ( ブリッジ ) RTMSafety SEC/AIST 機能安全認証 (IEC61508) capable な RTM 実装, 商用〇 ( ブリッジ ) RTC CANOpen SIT, CiA CANOpen-RTC マッピングを定めた CiA 標準〇 ( ブリッジ ) PALRO 富士ソフト小型ヒューマノイドのための C++ PSM 実装 OPRoS ETRI 韓国国家プロジェクトでの実装 GostaiRTC GOSTAI, THALES ロボット言語上で動作する C++ PSM 実装同一標準仕様に基づく多様な実装により実装 ( 製品 ) の継続性を保証実装間での相互利用がより容易に 80

81 その他の OMG ロボット関連標準 OMG 標準 Robotic Localization Service (RLS) Robotic Interaction Service Framework (RoIS) Robotic Technology Component (RTC) Finite State Machine for RTC (FSM4RTC) 策定中 Hardware Abstraction Layer for RT (HAL4RT) 策定中クラウドアプリケーションデータベースビッグデータロギングメンテナンスクラウド / インターネット標準規格 RLS アプリケーションインターフェースローレベル制御ロボット体内 LAN 家庭内 LAN 標準規格 RoIS ( 上位から下位をカバーする ) 標準に基づくロボットシステムのインテグレーション標準規格 RTC

82 終わりに RTM の目的アーキテクチャ応用共通プラットフォーム導入によるあらたなロボットビジネス市場の創生現在のロボットソフトウエアの動向標準化詳しくは検索 openrtm 本日の資料は openrtm.org に掲載します 82

83 サマーキャンプ毎年夏に1 週間開催今年 :7 月 29 日 ~8 月 2 日募集人数 :10 名場所 : 産総研つくばセンター座学と実習を1 週間行い最後にそれぞれが成果を発表産総研内のさくら館に宿泊しながら夜通し? コーディングを行う! 83

年度実績応募数 :17 件計測自動制御学会学会 RTミドルウエア賞 ( 副賞 10 万円 ) 奨励賞 ( 賞品協賛 ):3 件奨励賞

84 RT ミドルウエアコンテスト SICE SI ( 計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 ) のセッションとして開催エントリー〆切 :9 月ごろソフトウエア登録 :10 月ごろ講演原稿〆切 :10 月ごろ発表授賞式 :12 月ごろ 2012 年度実績応募数 :17 件計測自動制御学会学会 RTミドルウエア賞 ( 副賞 10 万円 ) 奨励賞 ( 賞品協賛 ):3 件奨励賞 ( 団体協賛 ):10 件奨励賞 ( 個人協賛 ):5 件詳細は Web ページ : openrtm.org コミュニティーイベントをご覧ください 84

Microsoft PowerPoint - NEDO講座・RTMセミナー.pptx

Microsoft PowerPoint - NEDO講座・RTMセミナー.pptx NEDO 特別講座 :RTM RTC セミナー ( 2013 年 5 月 28 日 ) ロボットミドルウエア標準 RTミドルウエア ( 独 ) 産業技術総合研究所知能システム研究部門安藤慶昭 1 RT とは? RT = Robot Technology 1) cf. IT Real-time 単体のロボットだけでなくさまざまなロボット技術に基づく機能要素をも含む ( センサアクチュエータ, 制御スキーム