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あやかみょうだに
5 years ago
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1 ロボットおよび組込みソフトウェア向けのオープンなライブラリ OpenEL 2014 年 1 月 7 日 ( 一社 ) 組込みシステム技術協会理事技術本部応用技術調査委員会プラットフォーム研究会委員長 OMG Robotics-DTF 共同議長兼 Hardware Abstraction Layer WG 議長アップウィンドテクノロジーインコーポレイテッド代表取締役社長中村憲一

2 講演概要 OpenEL(Open Embedded Library) とはモータの制御やセンサの入出力等におけるソフトウェアインタフェースを標準化した次世代のロボット開発プラットフォームである現在 ( 一社 ) 組込みシステム技術協会 (JASA) が中心となって仕様策定作業を進めるとともに米国を拠点とする世界的な標準化団体である OMG (Object Management Group) において世界各国に OpenEL の国際標準化を提案している本講演では OpenEL 1.0 の仕様 OMG における国際標準化活動今後のロードマップ等について紹介する 2

3 目次 1. JASAの紹介 2. OpenEL の紹介 1. OpenEL 誕生の背景 2. OpenEL の歴史 3. OpenEL とは 4. OpenEL 1.0のアーキテクチャ 5. OpenEL 1.0のAPI 6. デモ映像 3. OpenEL の国際標準化活動 1. OpenEL の国際標準化活動 2. OMGにおけるOpenEL のロードマップ 3. 今後のロードマップ 4. まとめ 3

4 1.1 JASA の紹介 ( 協会概要 ) 名称一般社団法人組込みシステム技術協会 (Japan Embedded Systems Technology Association 略称 JASA ) 事務局本部 : 東京都中央区日本橋浜町東実年金会館 8F[ 地図 ] TEL: FAX: jasainfo@jasa.or.jp 支部 : 札幌仙台東京名古屋福井大阪福岡 [ 支部一覧 ] 目的組込みシステム ( 組込みソフトウエアを含めた組込みシステム技術をいう以下同じ ) における応用技術に関する調査研究標準化の推進普及及び啓発等を行うことにより組込みシステム技術の高度化及び効率化を図りもって我が国の産業の健全な発展と国民生活の向上に寄与することを目的とする事業 (1) 組込みシステム応用技術に関する品質生産性信頼性セキュリティ等に関する技術開発及び標準化の推進 (2) 組込みシステム技術に関する人材育成地域振興及び国際交流の推進 (3) 組込みシステムに係る技術環境経営及び貿易投資に関する調査研究並びに情報の提供 (4) 組込みシステム技術などに関する内外関係機関との情報交流及び連携の推進 (5) 組込みシステム応用技術の普及啓発 (6) 本会の会員に対する福利厚生に関する事業の推進 (7) その他本会の目的を達成するために必要な事業会員数正会員 :183 社賛助会員 :31 社 ( 平成 25 年 6 月現在 ) 設立昭和 61 年 8 月 7 日平成 24 年 4 月 1 日一般社団法人へ移行産業分類日本標準産業分類 G-3912 組込みソフトウェア業 4

西日本で唯一の組込み技術展示会 ETWest 2014 年 7 月 29 日 ( 火 ) 30 日 ( 水 ) グランフロント大阪 3.

5 1.2 JASA の紹介 ( 事業案内 ) 1. 日本最大の組込み技術展示会 ET(Embedded Technology) ショー 2014 年 11 月 19 日 ( 水 )~21 日 ( 金 ) パシフィコ横浜 2. 西日本で唯一の組込み技術展示会 ETWest 2014 年 7 月 29 日 ( 火 ) 30 日 ( 水 ) グランフロント大阪 3. 組込み技術者試験制度 ETEC (Embedded Technology Engineer Certification) 4. ET ソフトウェアデザインロボットコンテスト (ET ロボコン ) 5. JASA ET セミナー 6. 国際化への対応 7. 組込み関連書籍の発刊 8. 組込み教育関連 9. 組込み技術者のためのホームページとメルマガ配信 10. 組込み技術者教育 5

6 1.3 JASA の紹介 ( 書籍案内 ) 組込み系技術者のための安全設計入門 ( 電波新聞 2010 年 ) 組込みソフトウェア技術者試験クラス2 対策ガイド (CQ 出版 2007 年 ) 絵で見る組込みシステム入門 ( 電波新聞 2006 年 ) 図解組込みシステム用語早わかり ( オーム社 2006 年 ) 組込みソフト技術 ( 電波新聞 2005 年 ) エンベデッド技術 ( 電波新聞 2003 年 ) 6

7 1.4 JASA の紹介 ( 組織図 ) 組織図プラットフォームの事例特性等の評価利活用の指針策定産総研都立産技研首都大学東京等が協力 OpenEL の仕様策定標準化の推進普及及び啓発 7

8 2.1 OpenEL 誕生の背景 JASA プラットフォーム研究会では今後さらなる拡大が予想されるロボット市場に着目ロボット用ソフトウェアのプラットフォームは? Miro Middleware for Robots OROCOS RT Middleware OPRoS(Open Platform for Robotic Services) ROS しかしハードウェアに近いレイヤーは標準化されていないため苦労することが多いハードウェアに近いレイヤーを標準化するために OpenEL を提案 8

9 2.1 OpenEL 誕生の背景 C 言語の場合 OpenEL の場合 #include <stdio.h> int main(void) { printf( Hello World n ); } 同じソースコードが異なるCPUやOS 上で動作 #include openel.h int main(void) { elinit( 番号 ); elmotorsetposition( 番号, 位置 ); } 同じソースコードで異なるモータを制御 UNIX Windows Mac A 社のモータ A A 社のモータ B A 社のモータ A 9

10 2.2 OpenEL の歴史 OpenEL の歴史 2011 年 4 月ロボット用プラットフォームの検討を開始 2012 年 3 月 OpenEL 0.1 を発表対応デバイスは LEGO MINDSTORM NXT FM3 + CQBB-LTR RX63N + CQBB-LTR 2012 年 8 月インターフェース 2012 年 10 月号で紹介 2012 年 10 月日経エレクトロニクス 10/15 号で紹介 2012 年 12 月 OMG 技術会議で国際標準化の提案 2013 年 3 月 OMG 技術会議で Robotics-DTF 内に Hardware Abstraction Layer WG を設立することを決議 2013 年 5 月 OpenEL 1.0 を発表ホームページを開設 2013 年 6 月 OMG 技術会議で HAL WG を開催仕様について議論 2013 年 9 月 OMG 技術会議で HAL WG を開催仕様について議論 2013 年 12 月 OMG 技術会議で HAL WG を開催仕様について議論 10

11 2.3 OpenEL とは OpenEL (Open Embedded Library) 組込みシステム向けのオープンなプラットフォームロボットや制御システムなどのハードウェアに近いソフトウェアの実装仕様を標準化ハードウェア抽象化レイヤソフトウェアの移植性再利用性生産性を向上 11

12 2.4 OpenEL 1.0 のアーキテクチャ (1/2) アプリケーションソフトウェアまたはミドルウェア OpenEL サーフェイスレイヤ OS 用 OpenEL コンポーネント OS (RTOS, Linux, Windows など ) A 社の A モータ用 OpenEL コンポーネントデバイスドライバ OpenEL コンポーネントレイヤ A 社の B モータ用 OpenEL コンポーネントハードウェア B 社の C センサ用 OpenEL コンポーネント C 社の D センサ用 OpenEL コンポーネント A 社の A モータ A 社の B モータ B 社の C センサ C 社の D センサ 12

13 2.4 OpenEL 1.0 のアーキテクチャ (2/2) 2 層レイヤにより高いハードウェア抽象化を実現 Surface layer( サーフェイスレイヤ ) とは OpenEL 利用者向けに提供する API を定義定義された API のみを使用することによって各デバイスハードウェアの差異を意識することなくソフトウェアの構築が可能 Component layer( コンポーネントレイヤ ) とは各デバイスハードウェア毎の処理になっておりサーフェイスレイヤの API から実際のデバイス操作への橋渡しを行う 13

14 2.5 OpenEL 1.0 の API(1/2) OpenEL コンポーネント el+( デバイス名 )+( ベンダ名 )+( シリーズ名 ) 例 :elmotorlegonxt, elmotoromabc 物理 ID: すべてのデバイスにユニークな ID 32bit 符号なし整数型 :0x ~0xFFFFFFFF 上位 16bit は JASA が管理コンポーネントベンダに割り当て 0x0000: 開発用 0x0001~0x000F: 予約領域 0x0010~0xFFFE: ベンダ割り当て領域 0xFFFF: 開発用下位 16bit はベンダ依存デバイスの初期化終了 elinit / elexit 例 :elinit(eluint32 portid, EL_CMN_FNC_TBL_T fnctbl, ELUInt32 physicalportid, EL_VENDOR_CONF_T *pconfig)) 14

15 2.5 OpenEL 1.0 の API(2/2) モータ関連制御モードの設定 elmotorsetcontrolmode / elmotorgetcontrolmode 速度制御 elmotorsetspeed_i32 / elmotorsetspeed_f64 elmotorgetspeed_i32 / elmotorgetspeed_f64 位置制御 elmotorsetposition_i32 / elmotorsetposition_f64 elmotorgetposition_i32 / elmotorgetposition_f64 トルク制御 elmotorsettorque_i32 / elmotorsettorque_f64 elmotorgettorque_i32 / elmotorgettorque_f64 ブレーキ elmotorsetbrake / elmotorgetbrake 15

16 表 1 OpenEL 1.0 の型定義型定義 ELBool ELChar ELUChar ELInt16 ELUInt16 ELInt32 ELUInt32 ELFloat64 ELUFloat64 EL_CMN_FNC_TBL_T EL_VENDAR_CONF_T 説明真偽型符号付き8bit 整数符号なし8bit 整数符号付き16bit 整数符号なし16bit 整数符号付き32bit 整数符号なし32bit 整数符号付き64bit 浮動小数符号なし64bit 浮動小数構造体構造体 16

17 表 2 すべてのデバイスに共通の API API elinit elexit 説明デバイスの初期化デバイスの終了 17

18 表 3 モータ関連の API API elmotorsetcontrolmode elmotorgetcontrolmode elmotorsetposition_i32 elmotorsetposition_f64 elmotorgetposition_i32 elmotorgetposition_f64 elmotorsetangle elmotorgetangle elmotorpresetposition_i32 elmotorpresetposition_f64 elmotorpresetangle_i32 elmotorpresetangle_f64 elmotorresetencoder elmotorsetspeed_i32 elmotorsetspeed_f64 elmotorgetspeed_i32 elmotorgetspeed_f64 elmotorsettorque_i32 elmotorsettorque_f64 elmotorgettorque_i32 elmotorgettorque_f64 elmotorsetbrake elmotorgetbrake 説明制御モードの設定制御モードの取得位置制御運転位置制御運転位置の取得位置の取得指定した角度まで回転エンコーダの角度を取得位置座標の設定位置座標の設定位置座標の設定位置座標の設定エンコーダ値をリセット速度制御運転速度制御運転速度の取得速度の取得トルク制御運転トルク制御運転設定トルク地の取得設定トルク地の取得ブレーキの状態の設定ブレーキの状態の取得 18

19 表 4 センサ関連の API API ellightsensorgetvalue ellightsensorsetled ellightsensorgetled eltouchsensorgetstate elspeakeroutput elbatterygetvoltage elsonarsensorinitialize elsonarsensorterminate elsonarsensorgetvalue elgyrosensorgetvalue elgyrosensorsetoffset elgyrosensorgetoffset 説明光センサの値を取得光センサの状態を設定光センサの状態を取得タッチセンサの値を取得スピーカからトーンを出力バッテリの電圧値を取得超音波センサの初期化超音波センサの終了超音波センサの値の取得ジャイロセンサの値を取得ジャイロセンサのオフセット値を設定ジャイロセンサのオフセット値を取得 19

20 表 5 Bluetooth 関連の API API elbluetoothinitializemaster elbluetoothinitializeslave elbluetoothterminate elbluetoothsenddata elbluetoothreceivedata elbluetoothsetdevicename elbluetoothgetdevicename elbluetoothgetstatus elbluetoothgetsignalstrength 説明マスタデバイスとして初期化スレーブデバイスとして初期化終了処理データの送信データの受信デバイス名の設定デバイス名の取得接続状態の取得電波強度の取得 20

21 OpenEL 1.0 対応デバイス LEGO Mindstorms NXT CQ FM3+CQBB-LTR RX62N+CQBB-LTR Contec USB DAI12-4(USB)GY d=3&pcount=0&catalog_id=3&selected_catalogmaster_id=&product_id=363 USB ADI12-8(USB)GY d=3&pcount=0&catalog_id=3&selected_catalogmaster_id=&product_id=355 USB DIO-8/8(USB)GY d=2&pcount=0&catalog_id=2&selected_catalogmaster_id=&product_id=677 USB CNT24-2(USB)GY d=7&section_id=7&product_id=400 21

22 2.6 OpenEL のデモ映像 Spansion FM3(Cortex-M3) +CQBB-LTR +UTOS +OpenEL +Linetracer.c Renesas RX62N +CQBB-LTR +UTOS +OpenEL +Linetracer.c 全く同じ制御プログラム (Linetracer.c) が異なるプラットフォームで動作! 22

23 2.6 OpenEL のデモ映像 ( 株 ) アルファプロジェクト製 AP-RX63N ボード +CQBB-LTR+UTOS+OpenEL+Linetracer.c 23

24 3.1 OpenEL の国際標準化活動 (1/4) サービスロボット大国日本の実現のためロボット向けソフトウェアの国際規格や技術認証における日本のリーダーシップが必須 ISO IS(International Standard) を狙う世界的なソフトウェアの標準化団体である OMG(Object Management Group) に参加世界各国に向けて OpenEL の紹介および標準化の提案 24

本田技術研究所チェンジビジョン - JARA( 国際電気通信基礎技術研究所 ) - JASA( アップウィンドテクノロジー ) 韓国 - 韓国電子通信研究院 (ETRI) セジョン ( 世宗 ) 大学 - Future Robot

25 3.1 OpenEL の国際標準化活動 (2/4) Robotics Information Day にて OpenEL 0.1 の発表とデモを実施標準化活動を提案 2012 年 12 月 11 日 ( 火 ) 8:30-18:00 開催場所 : 米国バーリンゲーム市参加者 :36 名前後日本 - 産総研東京大学筑波大学電気通信大学 - 東芝本田技術研究所チェンジビジョン - JARA( 国際電気通信基礎技術研究所 ) - JASA( アップウィンドテクノロジー ) 韓国 - 韓国電子通信研究院 (ETRI) セジョン ( 世宗 ) 大学 - Future Robot 米国 - サウスウェスト研究所 (ROS-Industrial) 他ドイツ - Honda Research Institute Europe GmbH フランス他産総研による参加報告 25

26 3.1 OpenEL の国際標準化活動 (3/4) 2013 年 3 月 19 日 ( 火 ) 参加者 :10 名ウクライナドイツ日本 JASA からは OpenEL 1.0 の仕様策定作業の進捗について発表 JASA からのハードウェア抽象化レイヤー WG の設立提案は満場一致で可決 4 月に JASA が OMG に正式に入会後 5 月に情報提供依頼書 (RFI) を発行し新規に WG メンバーを募集 WG の議長には JASA の中村が就任予定 26

27 3.1 OpenEL の国際標準化活動 (4/4) 2013 年 6 月 18 日 ( 月 )~21 日 ( 金 ) MARS(Middleware and Related Services)-PTF と Robotics-DTF で Component Workshop を共催参加者 : 数十名 MARS から UCM(Unified Component Model) の提案 Robotics-DTF から RTC と FSM4RTC の紹介 Robotics-DTF 全体会議 JASA からは Hardware Abstraction Layer for Robots の RFI( 情報提供要請 ) の発行を提案可決 Robotics-DTF の共同議長に ( 株 ) 本田技術研究所の鳥井氏と JASA の中村が選出 Architecture Board( アーキテクチャ評議会 ) FSM4RTC の RFP( 提案要請 ) の発行を提案可決 27

28 3.2 OMG における OpenEL のロードマップ 2013 年 3 月 :HAL WG 設立 6 月 :RFI 発行 9 月 : レスポンスへの対応 12 月 : レスポンスのFix Ver 年 3 月 : 二次提案締切 6 月 : 標準提案の採択 (OMG 内部公開 ) 9 月 :FTF 設立公文書作成 12 月 :FTF による公文書作成 Ver 年 3 月 :RFPドラフトレビュー 6 月 :RFP 発行 9 月 : 提案登録 (LOI) 12 月 : 一次提案締切 2016 年 3 月 :FTF による公文書作成 6 月 : 標準仕様の発行 ( 一般公開 ) ISO 28

29 3.3 今後のロードマップ 2014 年 3 月まで各種産業用ロボットサービスロボットを対象として OpenEL version 1.0 仕様の検証 (verification) と妥当性確認 (validation) のために実証実験を実施し Version 2.0 の仕様に反映日本国内での OpenEL の実用化および普及促進のため RT ミドルウェアとの連携 HAL4RTC( 仮称 ) RFP ドラフトの提出 2015 年 3 月まで各種産業用ロボットサービスロボットを対象として Version 2.0 の実証実験を実施し Version 3.0 に反映世界各国での普及 2016 年 3 月まで OMG(Object Management Group) での標準化 2017 年 3 月まで ISO での標準化 WG の設立 29

30 4. まとめ OpenEL とはロボットおよび組込みソフトウェア向けのオープンなライブラリ OpenEL はロボットや制御システムなどのハードウェアに近いソフトウェアの実装仕様を標準化 OpenEL が提供するハードウェア抽象化レイヤによりソフトウェアの移植性再利用性生産性を向上サービスロボット大国日本の実現のためにはロボット向けソフトウェアの国際規格や技術認証における日本のリーダーシップが必須 JASA では産総研都立産技研首都大学東京等と連携し次世代のロボット開発プラットフォームである OpenEL を策定し国際標準化を推進 30

参考文献発表論文 : [1] 中村憲一, 此島眞平, FM3 マイコンで試す! ロボット制御用ライブラリ OpenEL, インターフェース, 2012 年 10 月号, pp.118-126, Aug.

31 参考文献発表論文 : [1] 中村憲一, 此島眞平, FM3 マイコンで試す! ロボット制御用ライブラリ OpenEL, インターフェース, 2012 年 10 月号, pp , Aug [2] 中村憲一, OpenEL - 日本発の国際標準を狙う次世代のロボット開発プラットフォーム -, 電子情報通信学会信学技報, CNR ( ), 2013 ウェブサイト仕様書および実装のサンプルソースコードを配布 31

32 ご清聴ありがとうございました OpenEL の詳細については OpenEL のホームページをご覧くださいロボットおよび組込みソフトウェア向けのオープンなライブラリ OpenEL 2014/1/7 発行発行者一般社団法人組込みシステム技術協会東京都中央区日本橋浜町 1 丁目 8-1 TEL: 03(5821)7973 FAX: 03(5821)0444 URL: 本書の著作権は一般社団法人組込みシステム技術協会 ( 以下 JASA) が有します JASA の許可無く本書の複製再配布譲渡展示はできませんまた本書の改変翻案翻訳の権利は JASA が占有しますその他 JASA が定めた著作権規程に準じます 32

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