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2019 年度 実績報告書

ロボット連携クラウド・コンピューティング環境におけるFPGAコンポーネント技術

研究課題

研究課題/領域番号 17K00072
研究機関東海大学

研究代表者

大川 猛  東海大学, 情報通信学部, 准教授 (80392596)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードFPGA / コンポーネント / クラウド / 再利用可能 / 高位合成
研究実績の概要

前年度までの基本設計(項目1)に基づき、項目2.HW/SW間のメッセージ形式・転送プロトコルの設計、項目3.動的・静的リンク可能なHWコンポーネント形式の設計、項目4、 FPGA 向け再利用可能コンポーネント設計環境の構築 、項目5.設計環境の評価(性能評価および被験者実験による主観評価)、項目6.ロボット・クラウド連携による実証システムの開発・評価の5項目について研究を進めた。
項目2・3のHW/SW間の通信をPublish/Subscribe型通信で行うFPGA上のコンポーネント間通信を、現在一般的にロボットソフトウェアの構築において普及しているROS(Robot Operating System)の後継に当たるROS2相当のプロトコルで行うこととした。ROS2においては通信ミドルウェア層がDDS(Data Distribution Service)によって行われるため、信頼性の高い通信が可能となる。
項目4のFPGA 向け再利用可能コンポーネント設計環境の構築については、ROS2/DDSの実装であるFastRTPSをベースとしたC/C++言語による機能シミュレーション環境を構築した。このシミュレーションによりコンポーネント指向のFPGA開発が支援可能となった。一方、シミュレーション環境からの高位合成等を活用したFPGAコンポーネント合成および動的・静的なHW/SW間通信については、今後の課題として残った。そのため、項目5の設計環境の評価については行うことが出来なかった。
また、項目6のロボット・クラウド連携による実証システムの開発については、ROSによる通信を活用し、エッジでの画像入力処理とクラウドでの画像認識処理の連携を行う小規模な実証システムを開発した。一方、項目4の設計環境からの自動合成との連携は今後の課題として残っている。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Genetic Node-Mapping Methods for Rapid Collective Communications2020

    • 著者名/発表者名
      YOKOTA Takashi、OOTSU Kanemitsu、OHKAWA Takeshi
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E103.D ページ: 111~129

    • DOI

      10.1587/transinf.2018EDP7386

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Automatic Generation Tool of FPGA Components for Robots2019

    • 著者名/発表者名
      OHKAWA Takeshi、YAMASHINA Kazushi、MATSUMOTO Takuya、OOTSU Kanemitsu、YOKOTA Takashi
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E102.D ページ: 1012-1019

    • DOI

      10.1587/transinf.2018RCP0004

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High Level Synthesis of ROS Protocol Interpretation and Communication Circuit for FPGA2019

    • 著者名/発表者名
      Ohkawa Takeshi、Sugata Yuhei、Watanabe Harumi、Ogura Nobuhiko、Ootsu Kanemitsu、Yokota Takashi
    • 雑誌名

      2019 IEEE/ACM 2nd International Workshop on Robotics Software Engineering (RoSE)

      巻: 1 ページ: 33-36

    • DOI

      10.1109/RoSE.2019.00014

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design and Development of Networked Multiple FPGA Components for Autonomous Tiny Robot Car2019

    • 著者名/発表者名
      Ohkawa Takeshi、Tayama Shotaro、Mori Hayato、Lee Dohyung、Amano Hayato、Hirakawa Itsuki、Sato Mikiko、Watanabe Harumi
    • 雑誌名

      2019 International Conference on Field-Programmable Technology (ICFPT)

      巻: 1 ページ: 473-475

    • DOI

      10.1109/ICFPT47387.2019.00096

    • 査読あり
  • [学会発表] コンポーネント指向FPGA開発環境及び開発自動化ツールの提案2020

    • 著者名/発表者名
      新井 健太、大川 猛、横田 隆史、大津 金光
    • 学会等名
      IEIEI/RECONF研究会@慶応義塾大学 日吉キャンパス 来往舎
  • [学会発表] 高位合成可能なC++記述のための分散ミドルウェアを用いた機能シミュレーション2019

    • 著者名/発表者名
      新井 健太、大川 猛、横田 隆史、大津 金光
    • 学会等名
      IPSJ/第51回組込みシステム研究発表会@東海大学 高輪キャンパス
  • [学会発表] High Level Synthesis of ROS Protocol Interpretation and Communication Circuit for FPGA2019

    • 著者名/発表者名
      Ohkawa Takeshi、Sugata Yuhei、Watanabe Harumi、Ogura Nobuhiko、Ootsu Kanemitsu、Yokota Takashi
    • 学会等名
      2019 IEEE/ACM 2nd International Workshop on Robotics Software Engineering (RoSE)
    • 国際学会
  • [学会発表] Design and Development of Networked Multiple FPGA Components for Autonomous Tiny Robot Car2019

    • 著者名/発表者名
      Ohkawa Takeshi、Tayama Shotaro、Mori Hayato、Lee Dohyung、Amano Hayato、Hirakawa Itsuki、Sato Mikiko、Watanabe Harumi
    • 学会等名
      2019 International Conference on Field-Programmable Technology (ICFPT)
    • 国際学会
  • [備考] FPGA-Component Project WEB

    • URL

      https://fpga-component.github.io/

URL: 

公開日: 2021-01-27  

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