測定器開発室セミナー 2007.02.21

生活支援ロボットの産業化に向けて～ＲＴミドルウェアとその標準化活動～
産業技術総合研究所
知能システム研究部門
神徳徹雄
http://staff.aist.go.jp/t.kotoku/

Outline:• 自己紹介• ロボット技術戦略• RTミドルウェア• 標準化活動• （試用例の紹介）
ロボット技術動向と現在進行中のRTミドルウェアの試
ロボット技術動向と現在進行中のRTミドルウェアの試みを紹介し、システム技術共有、ソフトウェア資産の蓄みを紹介し、システム技術共有、ソフトウェア資産の蓄積の試みにお誘いする積の試みにお誘いする

1

自己紹介

昭和63年 機械技術研究所に入所

遠隔操作技術 and VR技術

モデルベーストバイラレラルテレオペレーション
DOS(i386)
DOS(i386)->->Transputer(T800)
Transputer(T800)->->VxWorks(PowerPC)
VxWorks(PowerPC)->->Linux
Linux(P3,P4)(P3,P4)遠隔協調制御システム

http://staff.aist.go.jp/t.kotoku/
http://staff.aist.go.jp/t.kotoku/

技術背景
活発なロボット技術の研究開発• 個々の技術課題の解決• 事例紹介的で成果の共有が進んでいない
非効率な研究開発

システム開発の効率化• 各組織の独自のアーキテクチャによるモジュール化
ノウハウ化、競争力
これから

より複雑なＲＴシステムの開発

異なるベンダーのシス
テムが連携して動作技術の蓄積の上に新しい技術を構築される仕組み
技術の蓄積の上に新しい技術を構築される仕組み
標準化されたシステムインテグレーション技術の確立
標準化されたシステムインテグレーション技術の確立

2

社会的背景各種サービスを提供する

少子高齢化社会•労働力不足
•要介護者増加

現実

ロボットの開発と実用化への期待の高まり

病院，福祉施設，家庭等

製造現場以外で求められる機能
多種多様のニーズ（問題点）

カスタムメイドロボットの生産が求められる
従来のロボットの作り方ではビジネスとして成立しない

技術戦略
21世紀におけるロボット社会創造のための技術戦略調査報告書、（社）日本機械工業連合
会、（社）日本ロボット工業会 （２００１）
ロボットからＲＴへ、オーダメード型のロボット産業への変革を提言
急速な技術進歩:

ロボットシステム

コンピュータ技術
ネットワーク技術

• 巨大化
• 複雑化

単体ロボット
ロボット技術を使った分散システムhttp://www.jara.jp/publication/dl/rt.pdf
http://www.jara.jp/publication/dl/rt.pdf

3Technology Strategy (JARA)
Industrial Robots

Co. A• Automation• Simple playback

Co. C

Co. B

Uniform
Uniform Needs
Needs

Co. D

Technology Strategy (JARA)
Life-support Robots• Different requests• Different robots

Cleaner

Guide

Security

A houseHumanoidCommunication service

C houseB houseVarious
Various Needs
Needs

Therapy
Nursing care4Technology Strategy (JARA)
How new robotic products will be produced?
Needs

Integrating
Components

New Robots

Components Market( RT Components )MotorsSensors

Robot arm

Made-to-Order
Made-to-OrderBusinessBusiness

ロボット技術ロードマップ参考図5

２０２５年における生活支援ロボットの利用シーン例 ＜ニーズ＞• ロボットがいる安全･安心な生活
シーリングカメラ
ホームネットワーク
アンテナ

インターネット

シーリングカメラ
２０１５

個別ＲＴ連携による支援

２０２５

汎用自立支援・タスク知能・技能（食事，排泄，着替，清拭など）
・タスク知能ＤＢ・人の動作理解、状況判断

空気清浄エアコン

屋内測位センサ（スードライトなど）

・音声指令によるＲＴ制御（軽搬送、片付け、窓・カーテンの開閉、エアコン制御など）
・個別動作理解

RT電動カーテン・窓

複数作業
支援ロボット

医師や家族とのコミュニケーション端末

軽量マニピュレータ付き
RT車いす
匂い管理用空気清浄機

RT電動ベッド

RFIDタグバイタル
サインモニタ

食事支援
RT食卓テーブル

２０２５

２０１５

移乗支援ロボット

自走RTポータブル
シャワートイレ

RFIDタグ

掃除機ロボット

健康管理・バイタルサインモニター
・RT自立支援装置連携機能・個人見守り機能

健康・医療管理・電子カルテ管理・緊急措置プログラム
・長期ログ管理知識

RFIDタグ
２０１５

２０１５

排泄支援
・支援RT機器（ベッド・車椅子・トイレなど）連携通信プロトコル
・機器間協調制御

２０２５

排泄支援
汎用自立支援ロボットによるサニタリールームへの移動
・人の動作理解・人に合わせた力作業

２０２５

離床・体位変換支援

離床・着替え補助・清拭支援

・人の動作認識・人に合わせた力制御

・人の着替え動作予測
・ふき取り部位の認識・力制御
・人の搬送

２０１５

２０２５

食事支援
専用軽量マニピュレータ

食事支援
汎用自立支援ロボット

・食卓状況の認識、専用
ツール操作制御
・人の動きに合わせた食事動作
・個々の食事動作の連携・会話をしながら食事動作
・人のペースに合わせた食事動作
・食事一連動作（配膳から片付けまで）の実現ロボット分野における調査の特徴•••

高齢者の生活を支援する分野をターゲット
マーケットリサーチ＋技術予測から近未来のロボットのコンセプトと目標仕様のロード
マップ
２つの仮説
1. 環境情報化（ＲＦＩＤ、ユビキタスコンピュータ）
2. ソリューション提供型のビジネス（ＲＴミドルウェア技術、標準化）

6

ロボット分野の導入シナリオ
2004
実用化に向けた環境整備

2010

2025

2015

プレ普及段階本格普及段階

普及段階

企業の取組みロボット開発の活性化、ロボット産業への参入企業の拡大
特定の作業を行う単機能ロボット（タイプ①）の市場投入（掃除・警備ロボット）

市場投入されるロボットの応用範囲の拡大

特定の人に自らの制御で特定の作業を行うロボット（タイプ②）の市場投入（介護・福祉ロボット）
約１．８兆円

国内市場規模見込み（２００３年 約５千億円）
約６．２兆円人と周囲状況を判断して自律的に多様な作業を行うロボット（タイプ③）の市場投入（汎用ロボット）

タイプ①に係る実証試験を中心としたモデル開発【次世代ロボット実用プロジェクト（’０４～’０５）】（万博ロボット）

官公需を含む先進的なユーザーによるモデル的な先行用途開発・実需発掘（実際の導入・運用の支援）

先行用途開発

‘０５
愛・
地球
博

タイプ③に係る実証試験を中心としたモデル開発

タイプ②に係る実証試験を中心としたモデル開発（福祉分野・介護施設等と連携）【人間支援型ロボット実用化プロジェクト(’０５～’０７)】

基盤的
技術開発

技術課題の抽出

地方自治体等との連携（’０６～）
・ロボット開発支援地域との連携（福岡、大阪等）
・自治体関連事業へのモデル導入支援（除雪ロボット、消防支援ロボット等）

各省や地方自治体との連携の下、継続して、用途開発、技術
開発、制度整備を一体的に推進研究開発の支援・ロボットベンチャー企業支援、ロボットコンテスト等
ロボットの潜在需要を踏まえた研究開発／技術マップを踏まえた要素技術開発

基盤的要素技術の確立【次世代ロボット基盤的要素技術開発（’０３～’０５）】

制度基盤の整備等

制度課題の抽出
実証データ収集●ミドルウエアの開発【ロボットの開発基盤となるソフトウエア上の基盤整備（’０２～’０４）】●インターフェースの共通化【次世代ロボット共通基盤開発プロジェクト（’０５～’０８）】
万博ロボットの安全の具体的措置、安全性評価の検討

人間に対する安全性評価
・安全基準の検討

共通基盤の拡充・高度化安全講習／登録制度／情報通信関係 等のロボットに関する制度のあり方について検討○制度課題の抽出、解決・安全性確保に向けたルール作り
責任の明確化／ＰＬ保険 等
・事故への対応
介護保険の対象化検討 薬事法 等について検討
・医療・福祉制度における対応 等
開発支援策（上述）○普及促進策の検討
導入支援策：社会的受容の形成、政府調達、導入優遇措置等

ＲＴミドルウェアプロジェクト紹介
産業界の変革（大量生産から多品種少量生産への構造変革）

ロボット産業の現状

２１世紀のロボット産業
多品種少量生産向きロボット構築法

大量生産向きロボット構築法
各社独自仕様によるハードウエアからソ
フトウエアまでの一括システム開発

ロボット要素のモジュール化とその統合によるニーズ対応システム開発•設計に時間とコストがかかる•ロボット要素機器の新市場•高い技術力のある少数メーカのみ参入•各専門分野での分業体制•研究成果の移転が困難•インテグレータ産業の創出

コスト競争の体質ブレークスルー技術
付加価値競争の体質

技術共有を促進する
ロボット共通基盤技術の確立•ロボット開発の活性化•産業競争力の強化

ロボット産業の産業構造変換7

RTミドルウェアプロジェクト（平成14年度～平成16年度)
モジュール化に基づいたロボット
従来のロボット

ロボット
Aアプリ

ロボット
Bアプリ

ロボット
Cアプリ

ロボットC
ロボットB
ロボットA

通信ネットワーク

ソ
フ
トブ
ウ
エ
ア モータ セ
ラ
イ
ラ
リ
ソ
フ
ト
ラ
イ

モー

サーボ
制御
力センサ

セ
モータ

？

ブレークスルー技術

・各ロボットは必要なロボットの要素を全部一体として開発する。
・各ロボットの要素の切れ目が明確でなく、他のロボットには転用ができない。
・１つのロボットを作るのにコストがかかる。
・新しいロボットの開発が難しい。

サーボ
制御

力センサ

モータ

・すでに供給されているモジュールを利用して新しいロ
ボットを簡単に作ることができる。
・１つのロボットを作るためのコストが下がる。
・モジュールのみの供給ができる。
・ハードを持たないメーカもロボット産業に参入できる。
・新しいロボットが容易に開発できる。

技術共有を促進するロボット共通基盤技術
ユーザのニーズに応えて標準的なロボット要素
を選択し，組み合わせるロボット開発手法①ロボット要素のモジュール化（部品化）②モジュール間の互換・統合を可能とする共通インタフェース③各モジュールの連携を実現するプログラム実行管理機能が求められる

新しいロボット開発手法を促進するために，システム開発のための共通基盤ソフトウェアの提供が必要

ロボット用ミドルウェアの開発

8

期待される未来のロボット産業のモデル
ソリューションビジネス
情報提供
発注

システム
インテグレータ
（ＳＩ）

ユーザ

コンポー
ネント
提供

製造
委託

納品

コンポーネントコンポーネント
メーカ
コンポーネント
メーカ
メーカ

製造業者

シーズ
提供
研究機関

ミドルウェアミドルウェア：ＳＩ、コンポーネントメーカ、製造業者間の交流を促進する情報基盤

ビジネスチャンス
多くの人がレベルに応じて参入できる
多くの人がレベルに応じて参入できる＜家を建てる＞– 設計事務所– 建築業– 電気屋さん– 水道屋さん– ガス屋さん＜パソコン＞– デバイス– ボード– チップセット– ソフトハウス– OSメーカ– ソフトメーカ

9ＲＴミドルウェア普及によってユーザのニーズに応じたロボットシステムをインテグレータが容易に構築

ＲＴスペースの導入

ユーザーとインテグレータ
がＲＴスペースの導入について打ち合わせ。

ＲＴミドルウェアのＲＴス
ペース作成ツールを使用
し、アプリケーションを作成。

作成したアプリケーションを、 ユーザー宅へのＲＴ機器
シミュレーションツールを使設置と、アプリケーション
い動作確認。
ソフトのインストール。

ＲＴ機器の追加

最新のお掃除ロボットを購入。

お掃除ロボットの情報と、既設のＲＴ機器と協調して動作させるためのアプリ
ケーションソフトをインストール。

更新した機器情報とソフ
トを各ＲＴ機器へ送信。

追加したお掃除ロボットと、既設のＲＴ機器が連携して、新たな掃除機能を開始。

ＲＴミドルウェアとは効率的なＲＴシステム開発支援環境

現在実際にサポートされているのはコンポーネントのフレームワークのみ

10

OpenRTMによるモジュール化の枠組み
基本構成要素commandcommand reply
CORBA component

コマンドインタフェース●入力・出力インタ
フェース●アクティビティ

Thread●InPort 0

RtComponent

OutPort 0

ActThread•インタフェースの単純化•独立性、自律性•ネットワーク透過性と通信の効率化

get, subscribe

get

InPort n

OutPort n
put

put

reply

reply
push

•RTC間の相互接続や再利用性を保証する。
•最低限のインタフェースの構造を定める。
•実装に関しては規定しない。プラットフォーム非依存。
•実装を知らなくてもインタフェースの情報のみでRTCを利用できる。

RT-Component 開発の流れ
RTComponent

MyComponent仕様(specification)

rtc-template

テンプレートジェネレータ

RT-Component
実装ファイルMyComponent.h
MyComponent.cpp
MyComponentComp.cpp
Makefile

MyComponentComp

MyComponent.so

RT-Component
Service
実装ファイル11

フレームワークの利点• コンポーネントモデルを定義することで、雛形プログ
ラムの自動生成を行い、コンポーネント作成者を中身のプログラミングに集中させることが出来る• システムツールをいくつか用意し（GUI,スクリプト等）、システム作成者はこのツールを使って簡単にシステ
ム設計ができる• コンポーネントを一旦作り上げると、どのノードで走る
か、１つのプロセスとして走るかそれともいくつかのスレッドと組み合わせて走るか、どのインポートとアウトポートを繋ぐか、構成を自由にしかも動的に決めることができる

マニピュレータ制御システム

12

生活支援ロボットシステム（ＲＴスペース）［松下電工］
ロボット機能を内蔵した生活支援ロボットシステムとしてのリビング・キッチン

ＲＴコンポーネントの配置（松下電工）
１．移動機能用： 音声出力機能付移動ロボット（音声および映像）
２．視覚機能用
・画像入力： 移動ロボット上のアクティブカメラ、インターホン子器のカメラ
・画像出力： ディスプレイ用モニタテレビ
３．コミュニケーション用： ＰＤＡ（音声認識，ディスプレイ上のメニュー選択）
４．生活空間内の一般の機器
照明（リビング、ダイニング、キッチン）、冷蔵庫ドア、電動ドア、玄関電気錠、インターホ
インターホン親機
モニタテレビン
ディスプレイ
用ＰＣ
リビング照明キッチン照明ダイニング照明
入出力 ホーム
制御ＰＣ サーバ

PDA（ヒューマンマシンI/F）

移動ロボット

冷蔵庫ドア

無線ＬＡＮ
カメラ付き
インターホン
子器

電動ドア

電気錠

13

成果のポイント（１）command

マニピュレータシステム

command reply
CORBA component
ThreadInPort 0

RtComponent

OutPort 0

ActThread

InPort nget, subscribe

get

OutPort nput

put

マニピュレータ（MHI PA10）＋力センサ

reply

reply
push

RTコンポーネントのフレームワーク

ヒューマノイドシステム

ゲイン調整スライダ

ロボットのモジュールのロボットのモジュールの
共通仕様
共通仕様
共通仕様に基づく共通仕様に基づく
RTコンポーネントおよびRTコンポーネントおよびアーム制御システムの作成
アーム制御システムの作成

データグラフ化ツール

操縦用ジョイスティック
ヒューマノイド（HRP2 プロメテ）

成果のポイント（２）RTコンポーネントにするとRTコンポーネントにすると産業用ロボットも産業用ロボットもヒューマノイドの腕もヒューマノイドの腕も同じソフトで動かせる。
同じソフトで動かせる。

HRP2 腕制御
コンポーネントジョイスティック
コンポーネント

ロボットアーム制御用
共通インターフェース

ヒューマノイド（HRP2 プロメテ）

PA10 腕制御
コンポーネント

操縦用ジョイスティック

RTコンポーネントの相互利用が可能。
RTコンポーネントの相互利用が可能。
新しいロボットシステムの開発が容易になる。
新しいロボットシステムの開発が容易になる。

マニピュレータ（MHI PA10）

14

ＲＴＭとはRTMベーストロボットシステム
PC

PC

RTC
RTC
RTC

RTC
RTC
RTC

ネットワーク
制御
ソフ
トな
ど

RTC
RTC
RTC

RTC
RTC

RTC
RTC

PC

PC

PC

ネットワーク上に分散したロボット要素（ＲＴＣ、ＲＴコンポーネント）をＯＳや計算機に依存せずに自由に組み合わせてロボットシステムを構築することができる。

RTミドルウェアの特徴• 分散オブジェクト層での高い相互運用性• NEDO、RTミドルウェアプロジェクト(2002-2004)で
開発• OMG (Object Management Group)でRTCの標準原案採択(2006.9.29)。
• PIM (Platform Independent Model)レベルで仕様化。組込み用 LW-RTCの仕様も同時に採択。
• 連携施策、NEDOプロなどで利用されている。
• 現在、産総研からはOpenRTM-aist-0.2.0を提供。
OpenRTM-aist-0.4.0を2007.04に一般リリース予定

15

OpenRTM-aist 試用版リリース
RTミドルウェアのコンセプトの実証
RTコンポーネントの共通仕様
それを実現する開発プログラム実装例の一つとして
OpenRTM-aist の開発
技術普及とフィードバックによる加速評価用に一般リリース (2005.02.24)［プロジェクトホームページでの協力者募集］
http://www.is.aist.go.jp/rt/
http://www.is.aist.go.jp/rt/

ＲＴコンポーネント開発支援ツール（rtc-template）
テンプレートコードジェネレータ
• 開発者の作業の省力化– おまじないのようなコードを自動生成• 開発の流れ– コンポーネントの定義– コードジェネレータで雛形を自動作成– コンポーネントを実装– コンパイル16

システム開発支援ツール（rtc-link）• コンポーネントのアクティビティを監視、制御• コンポーネント間の入出力ポートの接続関係を制御

ＲＴミドルウェアの開発経緯• RTM-0.1.0（コンセプトサンプル：プロジェクト内部検討用）• OpenRTM-aist-0.2.0(成果プロトタイプ（データフローのみ）：一般試用)• OpenRTM-aist-0.3.0（プロトタイプ（コマンドインタフェース）：限定試用）• OpenRTM-aist-0.4.0（成果プロトタイプ（コマンドインタフェース）：一般試用）

17新たなコンポーネントアーキテクチャ
新たに追加したインターフェース
Configurationinterface

RTC Interfaces

RTCEx Interfaces

RTComponent Service

RTCS Consumer

RTComponent

Consumer

ServiceProxyprovideConsumer
Proxy

Activity

ServiceuseState Machine

InPort 0

OutPort0

Buffer

InPort n
put

provideBufferget

put

Bufferreply

InPortOutPort nget, subscribe
reply

Bufferpush

OutPort

従来のモデルに、サービスとそのコンシューマおよびコンフィ
ギュレーションインタフェースを追加したモデルを新たに提案

RT-Component Service のための新たなインターフェース
interface RTComponent {:ServiceProfileList get_service_profiles ();ServiceProfile get_service_profile (in string id);
RTCService get_service (in string id);};

• ユーザが定義したオブジェクト/オペレーション
をコンポーネントにもたせることができる。
• オペレーション経由でコンポーネント内部状
態を変えることができる。
• 代表的なデバイス毎に共通のインターフェースを持たせる。＞標準化

18

RT-Component 開発の流れ
RTComponent

MyComponent

MyService.idl

仕様(specification)(service definition)

rtc-template

テンプレートジェネレータ

RT-Component
実装ファイルMyComponent.h
MyComponent.cpp
MyComponentComp.cpp
Makefile

MyComponentComp

RT-Component
Service定義

MyServiceSVC_impl.h
MyServiceSVC_impl.cpp

MyComponent.so

RT-Component
Service
実装ファイル

提供できるRTミドルウェア• RT技術のモジュール化のフレームワーク– RTコンポーネント

OMGの標準仕様
OMGの標準仕様• RTコンポーネントをプログラムとして実現するための支援ツール– RTコンポーネントの作成支援– RTコンポーネントによるシステム作成支援• RTコンポーネントのサンプルコード
産総研版の参照実装（OpenRTM-aist）
産総研版の参照実装（OpenRTM-aist）

19フレームワークの利点• コンポーネントモデルを定義することで、雛形プログ
ラムの自動生成を行い、コンポーネント作成者を中身のプログラミングに集中させることが出来る• システムツールをいくつか用意し（GUI,スクリプト等）、システム作成者はこのツールを使って簡単にシステ
ム設計ができる• コンポーネントを一旦作り上げると、どのノードで走る
か、１つのプロセスとして走るかそれともいくつかのスレッドと組み合わせて走るか、どのインポートとアウトポートを繋ぐか、構成を自由にしかも動的に決めることができる

ＲＴコンポーネントの配置（松下電工）
１．移動機能用： 音声出力機能付移動ロボット（音声および映像）
２．視覚機能用
・画像入力： 移動ロボット上のアクティブカメラ、インターホン子器のカメラ
・画像出力： ディスプレイ用モニタテレビ
３．コミュニケーション用： ＰＤＡ（音声認識，ディスプレイ上のメニュー選択）
４．生活空間内の一般の機器
照明（リビング、ダイニング、キッチン）、冷蔵庫ドア、電動ドア、玄関電気錠、インターホ
インターホン親機
モニタテレビン
ディスプレイ
用ＰＣ
リビング照明キッチン照明ダイニング照明
入出力 ホーム
制御ＰＣ サーバ

PDA（ヒューマンマシンI/F）

移動ロボット

冷蔵庫ドア

無線ＬＡＮ
カメラ付き
インターホン
子器

電動ドア

電気錠

20

標準化活動

標準化活動
RTミドルウェアのコンセプト実現
ある程度の普及が不可欠（卵と鶏）（RTコンポーネントの品揃え
利用者の増加）開発と並行して標準化活動（コンソーシアム標準）
OMG (Object Management Group)
Robotics Domain SIGの設立(2005.02.04)– 水川真（芝浦工業大学）– 神徳徹雄（産業技術総合研究所）

Robotics Domain TFへの移行(2005.12.)
日米韓の協力体制

21

OMGの概要
Object Management Group• 国際的ソフトウェア技術標準化コンソーシアム– Distributed Object Middleware (CORBA)– Object Model Language (UML)– Model Driven Architecture (MDA)• 各応用分野の標準化推進(企業情報システム, 防衛システム, ファイナンス, ヘルスケア, ライフサイエン
ス研究, 製造, ソフトウェアベース通信, 宇宙, ロボット)-> Domain Technology Committee
http://www.omg.org/
http://www.omg.org/

OMG標準化活動の特徴• ビジネスをやりたいひとやる– 単に規格を決めて知らん顔ではない• 仲間を募る– 競争ではない• 合意ベース– 最大多数の幸福

22標準化プロセス• 合意ベースの標準化• 公平性を確保する厳密なプロセス• ボランティアによるリーダーシップ

4回／年の
技術会議

標準化すべき 優先度の ボランティア 標準化項目 標準仕様案 仕様としての 文書化
技術の抽出
検討
募集
明確化
の合意
整合性確認
作業
ＲＦＩ発行

ロードマップ作成

ＷＧの組織

ＲＦＰ発行

submission

ＡＢ審査と
ＴＣ採決

ＷＧ１
ＷＧ２
ＷＧ３

ロボット技術の国際標準化活動
国際標準化活動
利用できる
現状技術

合意形成
Robotics Doman Task Force（日・米・韓の協力体制）

他の
標準化活動

RFI

RFP

(Request for Information)(Request for Proposal)

標準化への
期待

技術調査
情報提供

提案
提案
提案
提案

標準
仕様

標準仕様公募

標準化戦略・公募文書作成

国内活動

標準提案・合意交渉

各種の国内標準化活動

ＪＡＲＡ（RTミドルウェア国際標準化専門委員会）
ＳＩＣＥ （RTシステムインテグレーション部会）など

23

PIM・PSMおよび実装の関係
PIMレ ベル仕様

OMG標準化<<PIM>>直接的
コ ントリビューション

<<PIM>SDO model

本稿で提案する RTM Specification
PIM/ PSMモ デル<<mapping>>

PSMレ ベル仕様<<PSM>>RTM
HORB model<<PSM>
RTM
CORBA model<<PSM>>
RTM
SOAP model

他のプラットフォームにおけるモデル

PIMに 基づき他のプラットフォームへマッピング可能<<implements>>

実装

実装で得られた
知 見のフィードバック

OpenRTM-aist

本研究で提案するRTM実 装Other RTM

他のベンダが自由に実装することが可能

同じP SMに 基づく実装は相互運用可能
ロボットコミュニティからのフ ィードバックRTミドルウエア応用例
OpenRTM-aist-0.2.0

24

遠隔操作システムの適用(産総研)• PA10、HRP2の腕の遠隔制御システム– PA10、HRP2、PHANToM、力センサ、ジョイスティック等をコンポーネント化– 遠隔操作実験（つくば⇔秋葉原間）– 複数コンポーネントの同期リアルタイム制御

様々なコンポーネントの組み合わせにより多様なシステムを構築
つくば

秋葉原

HRP2
アーム

MHI PA10
アーム
マスター
アーム

速度指令
力情報

手首力
センサ

書籍片付けシステムへの適用 (産総研)• 様々なRT要素の組み合わせ– 視覚、グリッパ、力センサ、アーム、移動機構– システム構成の柔軟性– 開発の効率化
タグの埋め込まれた環境

RTミドルウェア

タグ付書籍
力覚セン
サ

視覚センサ
(レーザ、カメラ)

グリッパ(ピボットハンド)

移動ロボット

グリッパ

床下タグ

力覚センサ

アーム
データベース

カメラ

レーザ

タグリーダ
付書棚

タグとロボットのインタフェース

移動機構
(車輪)

タグリーダ
付ラック

位置検出用
タグリーダ

25

移動ロボットへの適用（IHIの例）• IHI 稲村ら （SI2005）– OpenRTM上にJAUS (Joint Architecture for Unmanned Systems: 米国国防総省推進の標準仕様) を適用– JAUSコンポーネント＝RTコンポーネント– JAUSメッセージ → InPort/OutPortメッセージ
RTC上にアプリケーション毎の任意のフレームワークを構築することができる。

移動ロボットドライ
バ部分を新たに作成するだけで、同様なシステムを構築できる
OMG document robotics/06-02-19 より移動ロボットへの適用（前川製作所の例）• 前川製作所 山下ら （SI2005）– 農業用ロボット移動ロボットのラピッドプロトタイピングにOpenRTMを適用– モジュール化された農作業ロボット• 基本モジュール＋オプションモジュール（作業、作物、場所等に応じて交換）

ソフトウエアモジュール化とインテグレーションのフレームワークとしてのRTM。

OMG document robotics/06-02-12 より

26

DAQシステムへの適用(KEKの例)• 高エネ研(KEK:高エネルギー加速器研究機構 安ら)と産総研の共同研究– DAQ（データ収集）システムへの適用• 多数のデータ収集機器の統合および運用• 大量のデータ収集＋イベントビルド• 柔軟性のあるモニタリングシステム

DAQモジュールモデル化・インテグレーションプラットフォームとしてのRTM
DAQ command

DAQ state

RTM state
Initial

Kill/Boot

RTM command
Destroy/Create
RT-Component

Ready
Rtc_stop()/Rtc_start()
LoadedUnconfigure/ConfigureConfigured
ActiveStop/Start
Resume/Pause

Running

Paused

音声認識システムへの適用(産総研)• NEDO次世代基盤技術プロジェクト– コンポーネント化された音声認識システム– フリーの高性能音声認識ソフトウエアJulian Julius をコンポーネント化• 音声データ入出力• 認識結果入出力（テキスト＆XML）• コマンド変換コンポーネント（コマンドXML）

音声入力

音声データ
音声認識

認識結果
(xml)

認識結果
(text)

コマンド
変換

発話

コマンド
(xml)

27

CANシステムへの適用(産総研)• NEDO次世代基盤技術プロジェクト– 通信路にCANを利用– プロキシコンポーネントにより、CORBA上のRTCと協調運用可能
手首力
センサ

6軸
ジョイスティック

制御器

アーム
RTC/CANCAN

gateway

CORBA
6軸
ジョイスティック

Proxy RTC

手首力
センサ

RTC/CORBA

制御器
アーム

パラメタ
調整器

６軸データ
ロガー

RTComponent-Lite(産総研)•

マイコン機器（small/μ RTUnit）をRTMで統合––

プロキシコンポーネントと独自プロトコルで通信 (RTC-L)
マイコン上のプログラムはRTCのモデルを継承–

同じ仕様からRTCとRTC-Lのコードを生成••

Activity, InPort, OutPort
コードジェネレータ： rtc-template

モジュール化の本質：コンポーネントモデル
プロトコルの変更、異種プロトコルブリッジ作成により相互運用も容易
small RTUnit

メディアアートへの適用
air by h.o&安藤

移動プラットフォームへの適用
産総研空間機能グループ
μRTUnit28

これからのロボット開発
ソフトウェアのモジュール化が現実になることで．．．
• 既存のモジュールを組み合わせて設計• 既存のシステム設計をテンプレートとして活用• システムのカスタマイズが容易• 開発したシステムのメンテナンス性も高まる• ロボットを作ることよりも，ロボット技術を利用したサービス開発に研究開発資源を集中• 研究成果は論文だけでなく，モジュール化して提供する．（技術移転も容易であり，技術の比較検討も容易）

これからのロボット開発
ソフトウェアのモジュール化が現実になることで．．．
ロボットを作ることよりも，ロボット技術を利用した異分
野融合によるサービス開発に研究開発資源を集中– 生活支援・介護のシステム化– 農林水産分野のシステム化– 実験系研究のシステム化– 医療分野のシステム化– 交通・物流分野のシステム化– セキュリティ・防衛分野のシステム化 など
社会の中の諸課題をＲＴ技術を導入して社会の中の諸課題をＲＴ技術を導入してシステム化して効率を高めることで解決を目指す
システム化して効率を高めることで解決を目指す

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産総研 知能システム研究部門

オープンハウス２００６
2006年11月15日（水）• OpenRTM-aist-0.4.0 （説明） ［産総研］• RTミドルウェアの国際標準化状況 （説明） ［産総研］• 遠隔操作システム（デモ） ［産総研］• Java版OpenRTM（デモ）［情報技術研究部門］• RTC-Link on Eclipse （デモ） ［テクノロジックアート］• ３次元視覚コンポーネント （デモ）［アプライドビジョンシステム］• 音声認識コンポーネント（デモ）［数理システム］• 組込み向けＲＴＭ （デモ）［セック］• OpenRTM.NET （デモ）［セック］• DAQシステム （ポスター）［ＫＥＫ］• RTC-CAN（ポスター）［芝浦工業大学］

お願い
ロボット技術共有への試み• ＯＭＧでの標準化活動への参加• 共同研究（ツール開発）• 共同研究（コンポーネント提供）• OpenRTM-aistの試用• ＯＭＧ報告会への参加• 情報交換他 何でも！

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参考
• ＲＴミドルウェアプロジェクトのホームページ
http://www.is.aist.go.jp/rt/• ＯＭＧ Ｒobotics –DＴＦの ホームページ
http://robotics.omg.org/• ＯＭＧ のホームページ
http://www.omg.org/

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