2018 Fiscal Year Research-status Report
工場ロボット等のIoT化を支援する教育指向の「つながる」開発・実行フレームワーク
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17K00084
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
渡辺 晴美 東海大学, 情報通信学部, 教授 (40333190)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今村 誠 東海大学, 情報通信学部, 教授 (30780291)
島崎 みどり (菅谷みどり) 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (50434288)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | コンテキスト指向プログラミング / IoT / UML / FPGA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、IoT等の次世代システムには、「複雑な環境におけるサービスの切り替え」が必要であるという課題に着目し、コンテキスト指向プログラミングと呼ばれる技術を基盤とした総合開発環境を提案することを目指している。特徴は、導入のための教育面と信頼性を考慮し、サービスを切り替える部分とサービス提供部分を分離したアーキテクチャを有する点にある。本年度は、以下の成果を得た。また、国際会議にて各々1件ずつ系4件の発表を行った。
① 核となるコンテキスト指向プログラミング言語RTCOPを提案し、性能評価を行った。また、これまでの研究はC#であったが、C++で行うことで、組込みシステムとの親和性が向上した。
②評価対象のロボット開発に関連し、自動で環境を発見するための基礎的なシステムを実機開発し評価を行った。具体的には、RTCOPは、レイヤと呼ぶ単位でシステムの書き換え、すなわちサービスの切り替えを行うが、このレイヤを切り替える部分について、制約条件を発見しモデルとプログラムを自動生成するシステムを構築した。また、市販の自動掃除機ロボットに提案システムを構築し、動作を確認した。
③ 統合開発環境と関連した、コード生成、モデリング・シミュレーションについて2つの成果を得た。上記②のロボットは「サービス切り替え部分」を自動生成する。モデリング・シミュレーションについては、カラーペトリネットからテストケースを自動生成するシステムの基礎実験を行った。
④RTCOPとFPGAとの協調設計に関連した基礎研究を行い、RTCOPにFPGAで実現する部分を持たせ、ハードウェア再構成を行い、性能評価や問題点の解析を行った。具体的には、レイヤ切り替え時にハードウェアの再構成を行う部分の試験的な開発を行い、性能評価を行なった。その結果、同期機構等の研究が必要であることが判明した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成30年度は、(1) 予知保全を考慮したロボットの開発、(2) 振る舞いモデルに関するコード生成、(3) 協調動作に関するアーキテクチャを予定していた。成果については、研究実績の概要に記した通りであり、(1) に関しては、予知保全と関連した部分については、今年度は実施しなかったが、実績②に記した自動で環境を発見し、「サービス切り替え部分」を自動生成する機能を備えたロボットを提案することができた。また、実績①で述べた通り、これまで改善をしてきたプログラミング言語の仕様を確定し実装することがすることができた。(2)と関連し、実績③で述べた通り、カラーペトリネットからテストケースを生成できた。(3) 協調動作に関するアーキテクチャについては、申請時はソフトウェアのみで完結する内容を予定していた。ロボットシステムにおいてFPGAを利用することは一般的であるが、FPGAとの協調に関しては、本申請の次のテーマとして考えていたが、今年度、基礎的な実験を行うことができ予定以上に前進した。
以上の通り、予定変更した内容もあったが、予定以上に前進した成果もあり、いずれも国際会議で発表することができた。以上から、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和1年度(平成31年度)の目標は、「方法論とフレームワークを完成させ、総合的に評価する。」としている。特に、総合的な評価に力を入れ、実践的なシミュレータや、様々な環境を構築できる仮想環境でロボットを実機で動作させることで評価を行う。申請した通り、モデル上で実行時のレイヤ切り替え/重ね合わせを実施し、想定通りに動作するかを評価する。評価について、以下の２点について重点をおく。また、最終年度のため、論文執筆に注力する。
(1) 仮想環境として平成30年度に学内に設置した2面のプロジェクションマッピング装置を利用し、様々な環境を準備する。また、2面のプロジェクションマッピングでは現在、平面座標を得ることができるが、マッピングされる画像との連携が十分ではない。この点を補うシステムを新たに構築する。
(2) 評価対象としてFPGAを使用したシステムを考慮する。平成30年度に進捗したFPGAとの協調設計について発展させ、ソフトウェア・ハードウェア協調設計に貢献するための基礎評価を行う。
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| Causes of Carryover |
主催した国際会議ICISSにおいて参加費を計上していたが、招待扱いとなり参加費分の余剰が生じた。令和１年度(平成31年度)は、これまでの成果を、産業界で用いられている工場シミュレータでの実証、実機ロボットを仮想環境で実験することを予定している。これらに必要な設備、消耗品を予定しており、成果については、タイで開催される国際会議での発表を予定している。
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