NEDO RTM RTCセミナー...

2013年5月28日開発本部第四開発部

中本啓之

NEDO特別講座 RTM・RTCセミナー RTミドルウェアの実用化の取り組み～機能安全対応RTミドルウェア「RTMSafety」～

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RTミドルウェアを実用レベルで利用するためには、安定性や品質、メーカによる保守など、現状まだいくつかの課題があります。 RTミドルウェアを適用したロボットシステムの実用化に向けた課題を示すとともに、その解決策として、実用的なRTミドルウェアの実装とその適用事例について紹介します。特に、人の生活支援をするサービスロボットにおいては、安全性・信頼性の確保が重要な課題となっています。安全かつ信頼性の高いサービスロボットを短期間、低コストで実現する機能安全に対応したRTミドルウェア実装「RTMSafety」について、開発の背景や機能概要、適用事例について紹介します。

はじめに


社名：株式会社セック（略称：ＳＥＣ） Systems Engineering Consultants Co.,LTD. 設立：1970年5月資本金：4億7730万円（2012年6月27日現在）

従業員数：265名（2013年4月1日現在）

本社：東京都世田谷区世田谷ビジネススクエア

株式会社セックのご紹介

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3c/Setagaya_business_square.jpg


Realtime@net

宇宙先端BF

ワイヤレスBF

インターネット BF

モバイルネットワークBF

社会基盤BF



ロボット分野への取り組み

RTミドルウェアロボットのコンポーネント化技術であるRTミドルウェアに注力しています。ロボットのコンポーネント化（部品化）と規格化を進めることで、ロボット開発の推進と普及を

目指しています。

機能安全への取り組み人と共存するロボットの実用化に向けて、機能安全に対応したロボットのソフトウェアの開発に取り組んでいます。

ロボットソリューションロボットの実用化、事業化に向けて、IT×RTを活用した

新しいソリューションを提案していきます。

研究開発独自の研究開発と国からの委託研究に取り組んでいます。研究開発の成果を公開し、

ロボット技術の発展に貢献します。


RTミドルウェア

特にRTミドルウェアに注力！

ロボットラボラトリー主催「RTミドルウェア研究会ビジネスモデル検討会」福岡ビジネス創造センター主催「ロボットビジネスセミナー～ロボット知能ソフトウェアプラットフォームの研究開発～」書籍「はじめてのコンポーネントベース・ロボットアプリケーション開発～RTミドルウェア超入門～」 Think IT 2009年6月特集記事「SEのためのRTシステム概論」http://thinkit.co.jp/article/950/1 ロボコンマガジン No.82 2012年7月特集記事「Android端末で動くロボットソフトウェアを作ろう」 RTミドルウェア講習会

名城大学理工学部電気電子工学科玉川大学工学部機械情報システム学科金沢工業大学ロボティクス学科電気通信大学高度ICT試作実験公開工房ピクトラボ第１回ピクトラボ匠講演会

http://thinkit.co.jp/article/950/1

http://www.pict-lab.uec.ac.jp/n-event-detail.php?pf=20120202


RTミドルウェア導入のメリット１

マルチプラットフォーム対応単体のロボットだけでなく、ロボット周辺システムや、ロボット操作系のシステムともシームレスに結合する省資源マイコンで動作し、センサーネットワークのプラットフォームにも適用可能 ROSにはない機能


RTミドルウェア導入のメリット２

ネットワーク分散ロボット体内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

RTC RTC RTM

Windows

RTC RTC RTM

TRON

RTC RTC RTM Linux

RTC RTC RTM

Solaris

RTC RTC RTM

FreeBSD

RTC RTC RTM

ARTLinux

RTC

アプリケーション操作デバイスセンサ

ロボットA ロボットB ロボットC

ネットワーク

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

資料作成／提供：産業技術総合研究所


RTミドルウェア導入のメリット３

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

ロボット組込み

防犯センサシステム組込み


RTミドルウェア導入のメリット４

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

レーザレンジファインダの入れ替え容易

（ソフト変更不要）


RTミドルウェア導入のメリット５

柔軟性の向上モジュール接続構成を変えるだけで様々なシステムを構築できる

レーザレンジセンサRTC

USBカメラ RTC

移動体検知 RTC

モータ RTC

LCD出力 RTC

音声出力 RTC

ビジネスアプリRTC

拡張容易！

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RTミドルウェアの安定性 RTミドルウェアのさまざまなプラットフォームへの対応使えるRTコンポーネントのラインナップの充実 RTミドルウェアの信頼性・安全性

RTミドルウェアの実用化に向けた課題


RTミドルウェアの安定性

RTミドルウェアの仕様が2008年4月に標準化オープンソースのRTミドルウェア実装OpenRTM-aistのVer.1.0が2010年１月にリリース OpenRTM-aist Ver.1.1が2012年5月にリリース


機能安全対応 RTミドルウェア

OpenRTM.NET

miniRTCs-CAN

microRTCs-Zigbee

Android版RTミドルウェア RTM on AndroidTM

OpenRTM-aist for VxWorks

エンタープライズ層

ロボット層

エンベデッド／デバイス層

用途に合わせ、多様なRTミドルウェアを開発・提供しています。

PC/タブレット向け

ロボット制御向け

省資源マイコン向け

RTミドルウェアのさまざまなプラットフォームへの対応


情報表示端末として利用

SCENE1: ロボットの遠隔制御・監視 SCENE2: センサーネットワーク

部屋ごとの温度、照度センサーの情報を収集

RT-ADK (センサー)

RT-ADK (センサー)

RT×Androidでロボット／センサーを制御・監視

インフォメーションロボット

コントローラとして利用

ロボットの首振りを制御

カメラ映像人のセンシング結果

Android端末をセンサネットワークのデバイスとして活用部屋情報をセンサーと接続したAndroid端末から収集収集結果をタブレットに表示

Android端末を用いてロボットを遠隔制御タブレットからロボットを操作ロボットのカメラ映像をタブレットで表示

RTミドルウェアのさまざまなプラットフォームへの対応～RTM on Android～

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ロボコンマガジン（オーム社） 2012年7月号特集のアプリを紹介します。 http://www.ohmsha.co.jp/robocon/

上記オーム社サイトよりダウンロード可能

RTミドルウェアのさまざまなプラットフォームへの対応～RTM on Android～


使えるRTコンポーネントのラインナップの充実


世の中はオープン化の流れロボットは･･･機能安全に対応した高信頼性を備えたRTミドルウェアの必要性生活支援分野などサービスロボットにおける機能安全の必要性 IEC61508、ISO26262、ISO13482など国際標準規格への対応機能安全対応のためのコストダウン、安全モジュールの再利用による開発効率の向上商用で利用できる高品質なRTミドルウェアへのニーズ

IEC61508の製品認証準拠の高信頼性RTミドルウェアを次世代ロボット知能化技術開発プロジェクトにて産総研と共同で開発

RTミドルウェアの信頼性・安全性


IEC61508 SIL3 Capableの製品認証を取得ロボット用コンポーネント

（RTC）とCPU負荷を均一化

するフレームワークを提供 RTCの生存状況を監視す

る機能（Safety Function Library）を装備

GIOP / CDR準拠の軽量通

信プロトコルを実装し、様々

なネットワークプロトコルに対

応可能（Network Protocol） OpenRTM-aistと連携する

機能を搭載（RTM Safety Bridge）

Camera

Safe Kernel（Partitioning OS）

CORBA

RTMSafety

RTMSafety Bridge

OpenRTM-aist

Non-Safety Partition

Application / Safety RT-Component

Obstacle Information

Control Component

Life State

Monitor

RTMSafety

コンポーネントフレームワーク

安全機能ライブラリ

ネットワークライブラリ

RT-Component

Manipulator Component

Control Board Manipulator

Relay Unit

Safety Partition

UDP/CDR

Camera Component

Emergency Stop Control

RTMSafety

世界初の安全コンセプトをもったロボット用ミドルウェア


• 認証機関exidaにてIEC 61508の製品認証（SIL3）を取得 • 日本のソフトウェア会社としては、IEC 61508の認証取得は2例目

• 2012年5月より製品として販売開始

RTMSafety


RTC RTC RTC

Communication middleware

Certified real-time OS

Lightweight RT-Middleware

LwRTC LwRTC LwRTC


安全関連系(要認証)

非安全関連系

RTC RTC RTC


Certified real-time OS

Lightweight RT-Middleware

LwRTC LwRTC LwRTC


安全関連系(要認証)

非安全関連系

エラーが伝搬しない

エラーが伝搬しにくい

通常の RTC

高信頼 RTC

動的システム

静的システム

RTMSafetyの構成とメリット


機能安全対応センサ

HARDWARE

OS

MIDDLEWARE コンポーネントフレームワーク

安全機能ライブラリネットワーク抽象化層

APPLICATION 故障監視

アプリケーション機能安全対応RTコンポーネント群

OS抽象化層

セーフティカーネル故障検出機能

デバイスドライバ

電源マニピュレータ CPU

ミドルウェア層まで機能安全に対応していると･･･ •汎用的なアプリケーションフレームワークや共通の安全機能を利用することで開発効率の向上が見込める •新規開発部分を少なくすることで、安全の積み上げが容易になり、機能安全認証にかかるコストも低減できる

•機能安全対応のRTコンポーネントを再利用することで開発を効率化

RTMSafetyの構成とメリット


RTMSafetyデータシート

OS QNX Neutrino RTOS Safe Kernel 1.0 TOPPERS / ASP 1.3.1 μC3（対応中） VxWorks Cert Platform（対応を検討中） ※他のOSへの移植も承ります。別途ご相談ください。

CPU x86 family SH2 family ARM family ※他のCPUに移植することも可能です。別途ご相談ください。

ライセンス開発ライセンスランタイムライセンス ※価格は別途お問い合わせください。


RTMSafety適用事例


ロボットシステムの活用事例～レーザレンジセンサシステム～

動線計測に資材管理に

Laser Range Sensor System

防犯対策に

障害物検知に

人を検知して呼び掛けを行い、人の位置に応じて案内を変えることが可能です。企業の受付システムとして、観光などの案内システムとして使えます。

人を検知してカメラで自動追尾が可能です。1台のセンサで複数のカメラで高速に追尾することが可能なため、新しい防犯カメラとして使えます。

0～80mくらいまでの距離で屋内外での障害物検知が可能です。車、船、移動ロボットなどに搭載し、衝突回避に使えます。

倉庫などで、大型資材の管理が可能です。特に、日照条件の変化が激しく、画像処理では、困難な場所での管理に役立ちます。

人流の動線を計測することで、マーケティングツールとして使用可能です。動線データはパソコンに蓄積され、通過人数や滞留時間の分析に使えます。

受付・案内に


レーザレンジファインダを使って不審者を検知し、カメラで自動追跡・撮影するロボット技術を活用した次世代の防犯システムです。

レーザレンジファインダ

監視制御用PC

監視用カメラ監視用カメラ

不審者を自動追跡＆撮影携帯電話へ通知

サーバへ画像を保存

レーザレンジファインダで不審者を検知・追跡九州大学と共同開発したフィルタアルゴリズムを適用し、高精度に移動体の検知・追跡を実現

不審者の動きに合わせて監視用カメラを回転させ自動追跡・撮影不審者を検知・撮影したら、携帯電話等へ通知不審者の画像を、日時・場所などの情報とともにサーバへ保存

国際標準仕様のロボット部品化技術を採用し、高い拡張性と保守性を実現 OMGのRobotic Technology Component仕様に準拠レーザレンジファインダや監視用カメラの設置台数の増加に容易に対応可能

ロボットシステムの活用事例～レーザレンジセンサシステム～


インフォメーションロボットシステムは、人間などの移動体を捕捉し高精度に追跡を行うことができるロボット頭部に搭載した液晶ディスプレイを使って、ユーザーに様々な情報を伝えることが可能 RTミドルウェアを採用し、高い拡張性と保守容易性を備える防犯システムをはじめ、自動受付システムや店舗内の動線計測システムなど、様々な分野に応用することが可能

ロボットシステムの活用事例～インフォメーションロボットシステム～


インテリジェント空調システム

パワーアシストウインドウ

セキュリティシステム

プラグアンドプレイ

ロボットシステムの活用事例～RT技術の住宅への適用～


• ロボットサイトにて、NEDO「次世代ロボット知能化技術開発プロジェクト」をはじめ、当社の研究開発成果を公開しています。

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