ETロボコン向けTOPPERS活⽤セミナー
2020/07/18

箱 庭『箱庭ワーキンググループ』

⽬指すところとプロトタイプモデルの紹介
⾼瀬 英希（京都⼤学／JSTさきがけ）
森 崇 （永和システムマネジメント）

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IoTシステム構築時の課題 箱 庭
例えば⾃動運転システムでは,,,様々な分野の技術領域を横断している︕
スマホ

凡例

Web系

IT系エンジニア
制御系エンジニア

管制サーバ
クラウド

バックエンド
サーバ系

ET系エンジニア
その他エンジニア

⾞載PC
⾃動運転制御系

センサ

エレキ系

ネットワーク系

CAN
メカ系

ECU制御系

ECU

交通サービス系

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IoTシステム構築時の課題 箱 庭• 問題発⽣経路の複雑化• 全体結合しないと⾒えない問題が多数潜んでいる• 様々な機器間の整合性を取れない• 原因調査の複雑化• どこで何がおこっているのか調査困難• そもそもデバッグすること⾃体が難しい

管制サーバ

クラウド

• 実証実験のコスト増• 実証実験は⼿軽に実施できない• 各分野のエンジニアの総動員• ⼿間，時間，費⽤がかかる

3

IoTサービス構築時の課題 箱 庭
ロボットサービス・提供者
・ロボットサービスをどう組み合わせると，効果的な新しいサービスを創出できるかわからない・新しいサービスを検討するにしても，実物のロボットでは準備・⼿間がかかりすぎる?

??

どう組み合わせればよい︖

どうやって動かす︖
実物のロボットは⼿間がかかる
作りたいロボットサービス

要件変更適⽤に時間がかかる

ロボットシステム・開発者

ロボットサービス群

要件が頻繁に変わるシステム要件

設計・実装

実証実験時に結合トラブ
ルが頻発する

実証実験
物理シミュレータ

『箱庭』とは︖
組込みマイコン
シミュレータ

組込みマイコン向け
ROS 1ノード実⾏環境

Athrill

分散ロボット／IoT向け
ネットワークフレームワーク

箱 庭

リアルタイム3D開発
プラットフォーム

箱 庭

IoT/⾃動運転時代の仮想シミュレーション環境

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『箱庭』のコンセプト

箱 庭

箱の中に，様々なモノをみんなの好みで配置して，いろいろ試せる︕
・仮想環境上(箱庭)でIoT/⾃動運転システムを開発する⇒ 各分野のソフトウェアを持ち寄って，机上で全体結合＆実証実験︕
⾃動運転
制御系エンジニア

ネットワーク系エンジニア

バックエンドサーバ系エンジニア

ECU制御系
エンジニア

Webエンジニア

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『箱庭』の⽬指すところ

箱 庭• 箱庭のターゲット­ IoTのような複雑なシステム (⾃動運転/物流・宇宙等様々な分野を想定)­ 様々な機器がネットワークで接続されたシステム• 箱庭の利⽤者­ システム開発者­ サービス提供者­ 箱庭アセット開発者／提供者

ü アセット＝システム構成要素• ⽬指す強みと新しさシステム開発者

サービス提供者

箱庭(全体結合シミュレーション環境)
アセット開発者

アセット提供者­ IoTの各要素を連携させて任意の精度で検証可能­ 検証の対象／抽象度／レベルを任意に変更できる
ü アセットの差し替えで対応できるようにする
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『箱庭』の⽬指すところ

箱 庭

複雑なIoTシステムを開発／提供する技術者のためのシミュレーション環境とエコシステムを構築するシステム開発者

サービス要件の早期キャッチアップ

⾊々試せる

⼿軽に試せる

スケール向上検査
⾃動化

問題早期検出

改善要望の早期リリース

サービス提供者

全体結合シミュレーション環境
可視化技術

スケジューリング/同期・通信/時間管理/アセット管理

箱庭アセット
開発者／提供者

クラウド技術
アセット
利⽤料

アセット
提供
箱庭WG成果物

箱庭コア技術サードパーティ成果物

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箱庭のプロトタイプモデル

箱 庭

箱庭コンセプトの⽴証と技術研鑽のために，以下の３つのプロトタイプモデルの開発に取り組んでいます
仮想化 プロト・タイプモデル
レベル
1,2

A︓
単体ロボット向けシミュレータ

2

B︓
ROS・マルチECU向けシミュレータ

3

⽬的・時間同期の仕組み
・広報活動

・ヘテロ環境の机上構築
・通信可視化・箱庭アセット仕組み
C︓・クラウド連携
ロボット間協調動作向けシミュレータ ・ロボット連携
9A︓単体ロボット向け

箱 庭

マイコン・シミュレータ
制御処理(C/C++)
EV3RT
ASP3/ASP
athrillETロボコンを題材として構築

Unityパッケージの設計と作成にあたっては，宝塚⼤学 東京メディア芸術学部 吉岡章夫准教授
および学部⽣の杉﨑涼志さん，⽊村明美さん，千葉純平さんにご協⼒いただきました。

技術研鑽視点での狙い︓
・物理シミュレータとマイコンシミュレータ間のHackEVのUnityアセットは，ETロボコン実⾏委員会より提供いただいたデータを基に作成しています．
連携⽅法の検討
実⾏委員会の皆さまに深く感謝いたします．
ただし本アセットはETロボコンの本番環境とは異なりま・異なるシミュレータ間の時間同期の検討すので，⼤会に参加予定の⽅はご注意ください．
その他の狙い︓
また，本アセットは，個⼈利⽤または教育利⽤に限・ETロボコンユーザ層に箱庭を広める（広報活動） 定してご利⽤ください．
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B︓ROS・マルチECU向け 箱 庭
マルチECUシミュレータ

物理シミュレータ
シミュレータ間通信

病室

FPGA/GPU

センサ
画像認識

仮想マイコン

仮想Linuxマシン(QEMU)(athrill/mROS)

ロボット
制御

モータ
制御

モーター
ROS/ROS2
技術研鑽視点での狙い︓・マルチECU/FPGA/GPU間の連携⽅法検討(シミュレーション時間同期等)
・箱庭アセット間の通信可視化⽅法の検討(ROS/ROS2連携含む)
・箱庭アセットの仕組み検討
その他の狙い︓・ROSユーザ層に箱庭を広める（広報活動）
・その他チャレンジ(つくばチャレンジ/FPGAデザインコンテスト)11

C︓ロボット間協調動作向け 箱 庭
仮想サーバー

物理シミュレータ

シミュレータ間通信(RDBOX)
ロボット制御・シミュレータ

技術研鑽視点での狙い︓・クラウド連携⽅法検討
・ロボット間の連携⽅法検討(より複雑なロボットの動き/⼲渉に挑戦)
・箱庭アセットを増やす仕組みの検討
その他の狙い︓・RDBOX連携(開発⽀援仮想環境としての箱庭の実績作り)
・RDBOXユーザ層に箱庭を広める（広報活動/ROSCon JP 参加）

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開発状況
プロトタイプモデル
マイコン・シミュレータ

箱 庭

技術調査

実装

動作確認

配布

〇〇〇

〇

制御処理(C/C++)

EV3RTの教育向け活⽤に興味のある⽅，ETロボコンへの参加を検討される⽅向けに公開中

EV3RT
ASP3/ASP
athrill△△△×

仮想マイコン(docker/athrill/mROS)とUnity間連携完了
FPGA/GPUおよびLinux(QEMU)との連携⽅法を検討予定△△××

RDBOXとの連携⽅法/デモ内容等について構想検討中
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全体のロードマップ
マイコン・シミュレータ

箱 庭★4th 成果

制御処理(C/C++)

システム開発者

EV3RT
ASP3/ASP★2nd 成果

athrill

サービス提供者

サービス要件の早期キャッチアップ★3rd 成果
⾊々試せる

⼿軽に試せる

スケール
向上

検査
⾃動化

問題早期検出

改善要望の早期リリース

全体結合シミュレーション環境
可視化技術

今はココ
箱庭プロトタイプ
モデル開発
結合環境構築(箱庭ベース環境)

スケジューリング/同期・通信/時間管理/アセット管理

箱庭WG成果物

開発者向け
機能開発
検査⾃動化
機能拡充
スケール向上機能拡充

箱庭アセット
開発者／提供者

アセット
利⽤料

アセット
提供

★1st 成果

クラウド技術

箱庭コア技術サードパーティ成果物

サービス提供者向け
機能開発

連携機能
開発

GUI機能拡充

開発者/
サービス
連携機能
開発

箱庭アセット拡充
箱庭コア機能拡充

14おわりに箱 庭• でっかく語って，少しずつ育てております︕︕­ https://toppers.github.io/hakoniwa/• 箱庭WGの狙い・趣旨にご賛同いただける⽅の参画をお待ちしております︕︕­ まずはSlackでの議論，活動内容へのご要望，コア技術や各アセットの開発，などに参加したい⽅­ 箱庭WGの活動で期待される技術成果を活⽤したい，製品開発に展開してみたい⽅よろしくお願いいたします︕︕

箱 庭15

謝辞・特記事項

箱 庭•

Unityパッケージの設計と作成にあたっては，宝塚⼤学 東京メディア芸術学部
吉岡章夫准教授および学部⽣の杉﨑涼志さん，⽊村明美さん，千葉純平さんにご協⼒いただきました．

•HackEVのUnityアセットは，ETロボコン実⾏委員会より提供いただいたデータを基に作成しています．実⾏委員会の皆さまに深く感謝いたします．
ただし本アセットはETロボコンの本番環境とは異なりますので，⼤会に参加予定の⽅はご注意ください．また，本アセットは，個⼈利⽤または教育利⽤に限定してご利⽤ください．

•本資料は，ユニティ テクノロジーズまたはその関連会社がスポンサーとなったり，ユニティ テクノロジーズまたはその関連会社と提携しているものではありません．
本資料に掲載された Unity の登録商標⼀覧に含まれる Unity の登録商標はすべて，ユニティ テクノロジーズまたはその⽶国や他の国々に所在する関連会社の登録商標または商標です．
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