130610 芝浦工大講義
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130610 芝浦工大講義 130610 芝浦工大講義 Presentation Transcript

  • RTミドルウエアの意義と将来展望(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
  • 22• 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….)• 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+ + + + +RTとは?産総研版RTミドルウエアOpenRTM-aist
  • 3従来のシステムでは…JoystickRobot ArmJoysticksoftware互換性のあるインターフェース同士は接続可能Robot ArmControl software
  • 4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JoystickHumanoid’s ArmRobot ArmJoysticksoftwareHumanoid’s ArmControl softwareRobot ArmControl software従来のシステムでは…
  • 5compatiblearm interfacesRT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JoystickJoysticksoftwareArm AControl softwareArm BControl softwareHumanoid’s ArmRobot ArmRTミドルウエアでは…
  • 66RT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ロボットの低コスト化 多様なニーズに対応コストの問題 技術の問題 ニーズの問題! ! ! !最新の理論・アルゴリズムA社製移動ベース B社製アーム C社製センサ・・・多様なユーザシステム開発者カスタマイズが容易にRTコンポーネント化最新技術を利用可能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モジュール化・再利用仕様
  • 7RTミドルウエアとRTコンポーネント7RT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)RTミドルウエアRTC RTC RTC RTC RTC RTC RTC RTCRTC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・デバイス制御・制御アルゴリズム・アプリケーションetc…
  • デモ8
  • プログラミング事始め9
  • プログラム• プログラムとは?– コンピュータにやらせたいことを書いた手順書• アルゴリズム– コンピュータは機械語(マシン語)しか理解できない• プログラミング言語– プログラムはプログラミング言語で書く– プログラミング言語にはいろいろな種類がある– それぞれ長所・短所がある(適材適所)10
  • プログラミング言語(処理系による分類)• 機械語• アセンブリ言語• コンパイル型言語– プログラムをすべて機械語に翻訳(コンパイル)してから実行– C、C++、FORTRAN、Pascal など• 中間言語型– プログラムを仮想コンピュータ用の機械語(バイトコード)に翻訳してから仮想コンピュータ上で実行– Java、.NET(C#など)• インタプリタ型– プログラムを一行ずつ実行– Ruby、Python、Perl、BASIC11低級言語高級言語人間が読みにくい人間が読みやすい
  • プログラミングパラダイム• クラスベースプログラミング - プロトタイプベースプログラミング - Mixin• 制約プログラミング - 論理型プログラミング• コンポーネント指向プログラミング• アスペクト指向プログラミング• パイプラインプログラミング• 課題指向プログラミング• リフレクティブプログラミング• データフロープログラミング (スプレッドシート)• ポリシーベースプログラミング• ツリープログラミング• 註釈プログラミング• 属性指向プログラミング• コンセプト指向プログラミング12• オブジェクト指向プログラミング• 関数型プログラミング• ジェネリックプログラミング• データ指向プログラミング• 構造化プログラミング - 非構造化プログラミング• 命令型プログラミング - 宣言型プログラミング• メッセージ送信プログラミング - 命令型プログラミング• 手続き型プログラミング - 関数型プログラミング• 値レベルプログラミング - 関数レベルプログラミング• 逐次実行型プログラミング - イベント駆動型プログラミング• スカラプログラミング - ベクトルプログラミング
  • プログラミング言語を学習するということ• コンピュータに使われず、コンピュータを使う• ツールやGUIベースのアプリケーションは定型処理しかできないが、プログラミング言語を駆使すれば意のままにできる• さまざまな処理を自動化できる• 何度でも同じ処理を行い、同じ結果を得ることができる• 作業・処理の知見を残す・伝えることができる13まずはLinux・CUIに慣れよう!!
  • プログラミング言語を学ぶ• 文法を覚える• コンパイル、実行の方法を覚える– 実際にプログラムを書いてみる• 関数やライブラリの使い方を覚える– いっぺんに覚える必要はない、少しずつ• デバッグの方法を覚える• 人のプログラムを読む– 読むことは書くことより難しい!14
  • いろいろな言語のHello WorldC++#include <cstdlib>#include <iostream>int main (){std::cout << "Hello, world!" << std::endl;return EXIT_SUCCESS;}15
  • いろいろな言語のHello WorldPythonprint "Hello, world!“(Version 3以降は)print(“Hello, world!”)16
  • いろいろな言語のHello WorldJavaimport java.awt.*;import java.awt.event.*;public class HelloFrame extends Frame {HelloFrame(String title) {super(title);}public void paint(Graphics g) {super.paint(g);Insets ins = this.getInsets();g.drawString("Hello, World!", ins.left + 25, ins.top + 25);}public static void main(String[] args) {HelloFrame fr = new HelloFrame("Hello");fr.addWindowListener(new WindowAdapter() {public void windowClosing(WindowEvent e) {System.exit(0);}});fr.setResizable(true);fr.setSize(500, 100);fr.setVisible(true);}}class HelloJava {public static void main(String[] args) {System.out.println(“Hello, world!");}}17
  • プログラミングの流れ18プログラムコンパイルリンク実行プログラムコンパイル(javac.exe)JavaVM(java.exe)で実行プログラムPythonインタプリタで実行C++ Java Python
  • プログラミング言語の特徴実行速度 リアルタイム実行コンパイル オブジェクト指向手軽さC/C++ ◎ ◎ 必要 △/○ △Java ○ △ 必要 ◎ ○Python × × 不要 ○ ◎19移植性 動的処理 GUIの作りやすさ学習のしやすさ大規模開発C/C++ △ × × △/× ○/◎Java ○ △ △ ○ ◎Python ○ ○ ○ ◎ △用途・目的に応じて適切なプログラミング言語を選択することが重要
  • オブジェクト指向プログラミング20
  • オブジェクト指向プログラミング• オブジェクト指向とは– カプセル化(≒モジュール化)• 処理の詳細とデータの隠蔽– インヘリタンス• 機能の継承や拡張– ポリモーフィズム• 多態性と共通化– ダイナミックバインディング• 型の違いによる処理の差別化21とりあえずオブジェクト指向=カプセル化と覚えておけば十分
  • クラスの概念• メンバ変数– インスタンスと同時に生成される変数– オブジェクトの状態を保持– 通常、オブジェクトの外からは見えないようにする(隠蔽)• メンバ関数– オブジェクトに作用を及ぼす• メンバ変数の値を変える• オブジェクトに処理をさせて結果を得る22int m_var0クラスint getVar0()void setVar0(int var)メンバ変数メンバ関数クラス データ 処理= +
  • 例:なぜ変数を隠蔽するのか• 実装の隠蔽• 実装と振る舞いの分離• 依存性の排除• 隠蔽レベルの制御(C++の例)– public– protected– private2つの setVar の例void setVar0(int var){m_var0 = var;}void setVar0(int var){if (var > 100) { m_var0 = 100; }else if (var < 0) {m_var0 = 0; }else { m_var0 = var; }}23
  • クラスとインスタンス• クラス– オブジェクトを作るための型– メンバ変数、メンバ関数から構成される• インスタンス– オブジェクトとも呼ぶ• (厳密には両者は違うが…)– クラスを具現化したもの– クラス:たこ焼きの型– インスタンス:たこ焼きクラス インスタンス
  • クラスからコンポーネントへ25
  • SDO Interfaces RTC InterfacesアクティビティRT-ComponentInPortInPort OutPortOutPortバッファ バッファバッファバッファプロバイダプロバイダプロバイダ提供要求・利用サービスポートサービスポート受信read write送信データポートデータポートInactive ActiveErrorCreated 状態遷移useメタ情報取得・コンフィギュレーションインターフェースコンシューマコンシューマ コンシューマ実行コンテキスト駆動・実行RTコンポーネントアーキテクチャ
  • 27ミドルウエア、コンポーネント、etc…• 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。• 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、Java RMI、DCOM等• 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
  • 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
  • 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
  • RTコンポーネントの主な機能30Inactive ActiveErrorアクティビティ・実行コンテキストライフサイクルの管理・コアロジックの実行共通の状態遷移センサRTC複合実行制御RTCアクチュエータRTCエンコーダコンポーネントアクチュエータコンポーネント制御器ンポーネントコ1TI sTDsKp+-目標値位置位置電圧データポート• データ指向ポート• 連続的なデータの送受信• 動的な接続・切断データ指向通信機能サーボの例• 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…サービスポート画像データ3Dデプスデータステレオビジョンの例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…サービスポートステレオビジョンコンポーネントデータポートサービス指向相互作用機能名前値セット名名前値セット名複数のセットを動作時に切り替えて使用可能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
  • RTCの分割と連携(モジュール)情報の隠蔽と公開のルールが重要音声合成ンポーネントコカメランポーネントコカメランポーネントコ画像データ画像データ ポートデータ・コマンドの流れ顔位置合せ問文字データ音声データ人物データカメラコントロール表情データ文字データジェスチャ道データ軌頭・腕駆動ンポーネントコマイクンポーネントコステレオビジョンンポーネントコ対話ンポーネントコ音声認識ンポーネントコ顔認識ンポーネントコロボット体内のコンポーネントによる構成例
  • RTミドルウエアによる分散システムRTCRTCRTMWindowsRTCRTCRTMTRONRTCRTCRTMLinuxRTCRTCRTMSolarisRTCRTCRTMFreeBSDRTCRTCRTMARTLinuxRTC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。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。
  • OpenRTM-aist• コンポーネントフレームワーク + ミドルウエアライブラリ• コンポーネントインターフェース:– OMG Robotic Technology Component Specification ver1.0 準拠• OS– 公式:FreeBSD, Linux (Fedora, Debian, Ubuntu, Vine, Scientific), Windows– 非公式:Mac OS X, uITRON, T-Kernel, VxWorks• 言語:– C++ (1.1.0), Python (1.0.0), Java (1.0.0)– .NET (implemented by SEC)• CPU アーキテクチャ (動作実績):– i386, ARM9, PPC, SH4– PIC, dsPIC, H8 (RTC-Lite)• ツール (Eclipse プラグイン)– テンプレートソースジェネレータ: rtc-template、RTCBuilder– システムインテグレーションツール: RTSystemEditor– その他• Pattern weaver for RT-Middleware (株式会社テクノロジックアートより発売中)33
  • 提言• 自前主義はやめよう!!– 書きたてのコードより、いろいろな人に何万回も実行されたコードのほうが動くコードである!!– 自分にとって本質的でない部分は任せて、本当にやりたい部分・やるべき部分のコードを書こう!!– 誰かがリリースしたプログラムは一度は動いたことがあるプログラムである!!– 人のコードを読むのが面倒だからと捨ててしまうのはもったいない!!• オープンソースにコミットしよう!!– 臆せずMLやフォーラムで質問しよう!!– どんなに初歩的な質問でも他の人にとっては価値ある情報である。– 要望を積極的にあげよう!!– できればデバッグしてパッチを送ろう!34
  • RTコンポーネントの開発35
  • フレームワークとコアロジックステレオビジョンルゴリズムアコアロジック右目画像左目画像デプスマップRT ンポーネントレームワークコフRT ンポーネント準インターフェースコ標ステレオビジョンRT ンポーネントコRT ンポーネント準インターフェースコ標右目画像左目画像デプスマップ+ =中身は空RTCフレームワーク+コアロジック=RTコンポーネント
  • コンポーネントの仕様RTCBuilder(RTC設計ツール・コードジェネレータ)コードの雛型(C++, Java等のクラス)コアロジック||既存のプログラム資産や新たに作成するコード等、本質的部分のプログラム予めライブラリ化、クラス化するなど整理されていることが望ましい雛型にコアロジックを埋め込むコンパイルコード生成どのようなコンポーネントか?・名前・データポート・サービスポート・コンフィギュレーションRTC実行マネージャ(ミドルウエア)C++: .dll, .exeUNIXでは .soJava: .classシステム構築RTC RTC複数のRTCを接続しシステムを構築するRTコンポーネント開発の流れ
  • コンポーネントの作成(Windowsの場合)38RTBUilder CMake Visual C++コンポーネントの仕様の入力VCのプロジェクトファイルの生成実装およびVCでコンパイル実行ファイルの生成テンプレートコードの生成
  • コード例• 生成されたクラスのメンバー関数に必要な処理を記述• 主要な関数– onExecute (周期実行)• 処理– InPortから読む– OutPortへ書く– サービスを呼ぶ– コンフィギュレーションを読む39
  • コンポーネント内の状態遷移ActiveDo/RTC::onExecuteはここに入る(DataFlow型のコンポーネントのとき)ユーザがあまり意識しなくてよい部分コンポーネント開発時に必要な部分
  • コールバック関数コールバック関数 処理onInitialize 初期化処理onActivated アクティブ化されるとき1度だけ呼ばれるonExecute アクティブ状態時に周期的に呼ばれるonDeactivated 非アクティブ化されるとき1度だけ呼ばれるonAborting ERROR状態に入る前に1度だけ呼ばれるonReset resetされる時に1度だけ呼ばれるonError ERROR状態のときに周期的に呼ばれるonFinalize 終了時に1度だけ呼ばれるonStateUpdate onExecuteの後毎回呼ばれるonRateChanged ExecutionContextのrateが変更されたとき1度だけ呼ばれるonStartup ExecutionContextが実行を開始するとき1度だけ呼ばれるonShutdown ExecutionContextが実行を停止するとき1度だけ呼ばれるRTCの作成=コールバック関数に処理を埋め込むとりあえずはこの5つの関数を押さえておけばOK
  • InPort• InPortのテンプレート第2引数:バッファ– ユーザ定義のバッファが利用可能• InPortのメソッド– read(): InPort バッファからバインドされた変数へ最新値を読み込む– >> : ある変数へ最新値を読み込む リングバッファバインドされた変数read()operator>>最新値InPortRobotComponentSensor Data例基本的にOutPortと対になるデータポートの型を同じにする必要あり
  • OutPort• OutPortのテンプレート第2引数:バッファ– ユーザ定義のバッファが利用可能• OutPortのメソッド– write(): OutPort バッファへバインドされた変数の最新値として書き込む– >> : ある変数の内容を最新値としてリングバッファに書き込むリングバッファバインドされた変数write()operator<<OutPort最新値SensorComponentSensor Data例基本的にInPortと対になるデータポートの型を同じにする必要あり
  • データ変数struct TimedShort{Time tm;short data;};struct TimedShortSeq{Time tm;sequence<short> data;};• 基本型– tm:時刻– data: データそのもの• シーケンス型– data[i]: 添え字によるアクセス– data.length(i): 長さiを確保– data.length(): 長さを取得• データを入れるときにはあらかじめ長さをセットしなければならない。• CORBAのシーケンス型そのもの• 今後変更される可能性あり
  • 45データポート• データ指向(Data Centric)なストリームポート– 型:long, double×6, etc…• ユーザが任意に定義可能– 出力:OutPort– 入力:InPort• 接続制御(接続時に選択可能)– Interface type• CORBA,TCP socket,other protocol, etc…– Data flow type• push/pull– Subscription type• Flush, New, Periodicinport.put(data) operationoutport.get() operation(a) Push (publisher/subscriber) communication model(b) Pull communication model(a) “new” type subscription(b) “periodic” type subscription(c) “flush” type subscriptionActivitysynchronousput(data)PublisherActivityNotifyasynchronousput(data)bufferPublisherActivityput(data)TimerbufferCORBA I/FRaw TCP SocketOriginal ProtocolConnected by original protocolData transfer through “Original Protocol”
  • データポートモデル• Connector:– バッファと通信路を抽象化したオブジェクト。OutPortからデータを受け取りバッファに書き込む。InPortからの要求に従いバッファからデータを取り出す。– OutPortに対してバッファフル・タイムアウト等のステータスを伝える。– InPortに対してバッファエンプティ・タイムアウト等のステータスを伝える。• OutPort:– アクティビティからの要求によってデータをコネクタに書き込むオブジェクト• InPort:– アクティビティからの要求によってデータをコネクタから読み出すオブジェクト46notify full/timeout status notify empty/timeout status
  • Push型データポートモデル• Connector– 実際には間に通信が入る可能性がある• 3つの送信モデル– “new”,“periodic”,“flush”– パブリッシャによる実現• バッファ、パブリッシャ、通信インターフェースの3つをConnectorに内包47ネットワーク等による通信
  • バッファインターフェース• バッファ操作のためのインターフェースを定義– より詳細な操作を提供– バッファフル/エンプティを検出可能に– タイムアウトを検出可能にリターンコード•BUFFER OK 正常終了•BUFFER ERROR エラー終了•BUFFER FULL バッファフル状態•BUFFER EMPTY バッファ空状態•NOT SUPPORTED サポート外の要求•TIMEOUT タイムアウト•PRECONDITION NOT MET 事前状態を満たさない48advanceRptr(long n) : ReturnCodeadvanceWptr(long n) : ReturnCodeempty() : boolfull() : boolget(T& data) : ReturnCodeput(T& data) : ReturnCoderead(T& data, int sec, int nsec) : ReturnCodewrite(T& data, int sec, int nsec) : ReturnCodeBufferBase <T>
  • Pushポリシー• バッファ残留データ– 送り方のポリシ– データ生成・消費速度を考慮して設定する必要がある。ポリシ 送り方ALL 全部送信FIFO 先入れ後だしで1個ずつ送信NEW 最新値のみ送信SKIP n個おきに間引いて送信49予稿にはNEWの説明にLIFOと記述していましたが正確にはLIFOではなく最新値のみの送信です。LIFO形式のポリシを導入するかどうかは検討中です。ご意見ください。ALLFIFONEWSKIP
  • 動作シーケンス50ネームサーバ① 参照を登録 ② 参照を登録③ 参照を取得④ ポートを接続
  • ネットワークインターフェースが2つある場合の注意51ネームサーバAddress AAddress Bこちらのアドレスを基にCORBA参照を生成登録はアドレスB側のネームサーバ登録はアドレスB側のネームサーバRTC-ARTC-A (Address B)RTC-A (Address B)ってどこ?
  • Rtc.confについてRT Component起動時の登録先NamingServiceや、登録情報などについて記述するファイル記述例:corba.nameservers: localhost:9876naming.formats: SimpleComponent/%n.rtc(詳細な記述方法は etc/rtc.conf.sample を参照)以下のようにすると、コンポーネント起動時に読み込まれる./ConsoleInComp –f rtc.conf
  • ネーミングサービス設定corba.nameservers host_name:port_numberで指定、デフォルトポートは2809(omniORBのデフォルト)、複数指定可能naming.formats %h.host_cxt/%n.rtc →host.host_cxt/MyComp.rtc複数指定可能、0.2.0互換にしたければ、%h.host_cxt/%M.mgr_cxt/%c.cat_cxt/%m.mod_cxt/%n.rtcnaming.update.enable “YES” or “NO”: ネーミングサービスへの登録の自動アップデート。コンポーネント起動後にネームサービスが起動したときに、再度名前を登録する。naming.update.interval アップデートの周期[s]。デフォルトは10秒。timer.enable “YES” or “NO”: マネージャタイマ有効・無効。naming.updateを使用するには有効でなければならないtimer.tick タイマの分解能[s]。デフォルトは100ms。必須の項目 必須でないOption設定
  • ログ設定logger.enable “YES” or “NO”: ログ出力を有効・無効logger.file_name ログファイル名。%h:ホスト名、%M:マネージャ名,%p:プロセスID 使用可logger.date_format 日付フォーマット。strftime(3)の表記法に準拠。デフォルト:%b %d %H:%M:%S → Apr 24 01:02:04logger.log_level ログレベル: SILENT, ERROR, WARN, NORMAL,INFO, DEBUG, TRACE, VERBOSE, PARANOIDSILENT:何も出力しないPARANOID:全て出力する※以前はRTC内で使えましたが、現在はまだ使えません。必須の項目 必須でないOption設定
  • その他corba.endpoints IP_Addr:Port で指定:NICが複数あるとき、ORBをどちらでlistenさせるかを指定。Portを指定しない場合でも”:”が必要。例 “corba.endpoints: 192.168.0.12:”NICが2つある場合必ず指定。(指定しなくても偶然正常に動作することもあるが念のため。)corba.args CORBAに対する引数。詳細はomniORBのマニュアル参照。[カテゴリ名].[コンポーネント名].config_fileまたは[カテゴリ名].[インスタンス名].config_fileコンポーネントの設定ファイル•カテゴリ名:manipulator,•コンポーネント名:myarm,•インスタンス名myarm0,1,2,…の場合manipulator.myarm.config_file: arm.confmanipulator.myarm0.config.file: arm0.confのように指定可能必須の項目 必須でないOption設定使いたいNICに割り当てられているIPアドレス
  • RTミドルウエアの展開56
  • Success stories57HRP-4: Kawada/AISTDAQ-Middleware: KEK/J-PARCKEK: High Energy Accelerator Research OrganizationJ-PARC: Japan Proton Accelerator Research ComplexHRP-4C: Kawada/AISTTAIZOU: General Robotics Inc. HIRO: Kawada/GRX
  • OpenRTM and HRP4• New real-time controlframework forhumanoid robotHRP4• Hardware/simulatorconcurrent developmentis realized by OpenRTMand OpenHRP3This control system can be more general and for various kind ofrobots.
  • Japan Proton Accelerator Research Complex(J-PARC,大強度陽子加速器施設)物質・生命科学実験施設Materials and Life ScienceExperimental Facilityハドロン実験施設Hadron Beam Facilityニュートリノ実験施設Neutrino toKamiokande核変換施設NuclearTransmutationJ-PARC = Japan Proton Accelerator Research ComplexJoint Project between KEK and JAEA (former JAERI)50 GeV Synchrotron(0.75 MW)3 GeV Synchrotron(25 Hz, 1MW)Linac(350m)500 m© KEKSource SinkEthernetModel : Dell PowerEdge SC1430CPU :Intel Xeon 5120 @ 1.86GHz 2 Cores ×2Memory: 2GBNIC: Intel Pro 1000 PCI/e (1GbE)OS: Scientific Linux 5.4 (i386)88MB/s = 704 Mbps© KEKPSDs x816Readout modules x102
  • RTミドルウエアPJFY2002.12-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267.3百万円60
  • 61OMG RTC 標準化• 2005年9月RFP: Robot Technology Components(RTCs) 公開。• 2006年2月Initial Response : PIM and PSM forRTComponent を執筆し提出提案者:AIST(日)、RTI(米)• 2006年4月両者の提案を統合した仕様を提案• 2006年9月ABにて承認、事実上の国際標準獲得FTFが組織され最終文書化開始• 2007年8月FTFの最後の投票が終了• 2007年9月ABにてFTFの結果を報告、承認• 2008年4月OMG RTC標準仕様公式リリース• 2010年1月OpenRTM-aist-1.0リリース
  • OMG RTC ファミリ62Name Vendor FeatureOpenRTM-aist AIST C++, Python, JavaOpenRTM.NET SEC .NET(C#,VB,C++/CLI, F#, etc..)miniRTC, microRTC SEC CAN・ZigBee等を利用した組込用RTC実装Dependable RTM SEC/AIST 機能安全認証 (IEC61508) capableなRTM実装RTC CANOpen SIT, CiA CANOpenのためのCiA (Can in automation) におけるRTC標準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
  • NEDO基盤PJFY2003-FY2007• 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63JavaVMEclipse PaltformJava開発環境プラグインC++開発環境プラグインRtcLinkプラグインその他のロボット開発ツールプラグイン追加・拡張ツールのEclipseプラグイン化dsPIC版RTC-Liteの開発RTC-CANの開発
  • 知能化PJFY2007-FY2012• 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64
  • 2008 2009 20102005 2006 20072002 2003 2004 2011RTミドルウエアプロジェクトRTM0.1リリースOpenRTM-aist0.2.0リリースOpenRTM-aist0.4.0リリースOMG RTCspec. approvedFYOMG RTCspec. draftOMG RTC 標準仕様リリースOpenRTM-aist1.0リリースロボット大賞 2007RT-Middleware関連プロジェクトfrom 2002~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産総研イニシアチブ UCROA科研費 若手(B)工業標準部 標準基盤研究NEDO 戦略的先端ロボット要素技術開発科振費 環境と作業構造のユニバーサルデザイン経済産業省・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
  • RTミドルウエアの広がり662008年 2009年 2010年 2011年 2012年 合計C++ 4978 9136 12049 1851 253 28267Python 728 1686 2387 566 55 5422Java 643 1130 685 384 46 2888Tool 3993 6306 3491 967 39 14796All 10342 18258 18612 3768 393 513732012年2月現在ダウンロード数プロジェクト登録数タイプ 登録数RTコンポーネント群 287RTミドルウエア 14ツール 19仕様・文書 4ハードウエア 28タイプ 登録数Webページユーザ 365 人Webページアクセス 約 300 visit/day約 1000 view/dayメーリングリスト 447 人講習会 のべ 572 人利用組織(Google Map) 46 組織ユーザ数OMG RTC規格実装 (11種類)Name Vendor FeatureOpenRTM-aist AIST C++, Python, JavaOpenRTM.NET SEC .NET(C#,VB,C++/CLI, F#, etc..)miniRTC, microRTC SEC CAN・ZigBee等を利用した組込用RTC実装Dependable RTM SEC/AIST 機能安全認証 (IEC61508) capableなRTM実装RTC CANOpen SIT, CiA CANOpenのためのCiA (Can in automation) におけるRTC標準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
  • プロジェクトページ• ユーザが自分の作品を登録• 他のユーザの作ったRTCを探すことができる67タイプ 登録数RTコンポーネント群 287RTミドルウエア 14ツール 19仕様・文書 4ハードウエア 28
  • ハードウエア集• OpenRTMで利用可能なハードウエアのリスト• ハードウエアを利用するために利用できるコンポーネントのリスト68
  • NEDO RTコンポーネント集• www.openrtm.org にNEDO知能化PJ成果物の特別ページを設置– ツール– 作業知能モジュール– 移動知能モジュール– 対話知能モジュール– 商用ライセンスモジュールの5カテゴリに分けて掲載
  • 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!70_∧∧__ / ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄|( ゚д゚)| < もう寝る!|\⌒~\ \____________\ |⌒⌒|
  • サマーキャンプ2013• 日時:7月29日(月)~8月2日(金)• 場所:産総研 つくばセンター• 定員:16名• チームに分けて自由課題に取り組み、最終日に成果発表を行う予定• RTM講習会を未受講の方は、事前に行われる講習会にご参加ください。71ココをクリック!!
  • 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72
  • まとめ• RTミドルウエアの概要– 背景、目的、利点– 標準化、適用例– 過去のプロジェクト、Webページ• RTコンポーネントの開発– 開発の流れ– 動作シーケンス– コールバック、データポート、rtc.conf73
  • まとめ• RTミドルウエア– 標準化、適用例– 過去のプロジェクト– 普及活動:Webページ、講習会、コンテスト74検索 openrtm詳しくは…本日の資料はopenrtm.orgに掲載します。