JP2019054455A - 通信デバイス、情報通信端末装置及び通信方法 - Google Patents
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Abstract
Description
論理回路によって加工された、予め定められたトピックに属する実データを他の通信デバイスに配信する通信デバイスであって、
所定のアプリケーションと連動する第1通信プロトコルに従って、前記トピックにおける前記他の通信デバイスとのデータ通信を実行するための通信制御用のデータであって、当該データ通信を行う際に割り当てられた第1通信アドレスを含む第1通信制御用データを、前記通信デバイス間のデータ通信を管理する管理装置に登録する登録手段と、
特定の前記トピックにおける前記第1通信アドレスを含む前記第1通信制御用データを前記管理装置から取得した前記他の通信デバイスから、前記第1通信プロトコルに従って、当該特定のトピックに関するデータ通信を実行するための第1通信コネクションの確立要求を受け付ける第1受付手段と、
前記第1通信コネクションの確立要求が受け付けられた場合に、前記第1通信プロトコルに従って、当該確立要求をした他の通信デバイスとの前記第1通信コネクションを確立する第1確立手段と、
前記第1通信プロトコルとは異なり、かつ、前記論理回路を用いる第2通信プロトコルによって前記特定されたトピックにおける実データを配信するための通信用制御データであって、当該実データを配信する際に用いる前記第1通信アドレスとは異なる第2通信アドレスを含む第2通信用制御データを、前記第1通信プロトコルに従って、前記第1通信コネクションが確立された他の通信デバイスに配信する第1配信手段と、
前記配信された第2通信用制御データに含まれる第2通信アドレスを用いることによって、前記他の通信デバイスから、前記第1通信プロトコルに従って、前記特定のトピックにおける実データのデータ通信を実行するための第2通信コネクションの確立要求を受け付ける第2受付手段と、
前記第2通信コネクションの確立要求が受け付けられた場合に、前記第2通信プロトコルに従って、当該確立要求をした他の通信デバイスとの第2通信コネクションを確立する第2確立手段と、
前記第2通信プロトコルに従って、前記確立された第2通信コネクションを介して、前記論理回路から出力された前記特定のトピックにおける実データを、該当する他の通信デバイスに配信する第2配信手段と、
を備える構成を有している。
まず、図1を用いて、本発明の第1実施形態におけるロボットシステム1の構成及び概要について説明する。
(1)通信デバイス(送信側)100は、カメラCにおいて撮像されて供給されるカメラ画像データに対して、画像認識処理、特徴点抽出処理等の画像処理を実行しつつ、当該処理によって得られたデータ(以下、「画像処理結果データ」という。)を、イーサネット(登録商標)Nを介して各駆動コンポーネント20に配信(送信側)し、
(2)通信デバイス(受信側)200は、モータMの駆動に用いるために、当該配信された画像処理結果データを受信し、受信した画像処理結果データを当該モータMに提供する
構成を有している。
[2.1]パブリッシュ/サブスクライブ型の通信方式
次に、本実施形態のロボットシステム1において用いられるパブリッシュ/サブスクライブ型の通信方式について説明する。
次に、図2を用いて、従来のROSシステムにおけるパブリッシュ/サブスクライブ型の通信原理について説明する。なお、図2は、従来のROSシステムにおけるパブリッシュ/サブスクライブ型の通信原理を説明するための図である。
次に、本実施形態のロボットシステム1おいて、パブリッシュ/サブスクライブ型通信における基本原理について説明する。
次に、本実施形態のロボットシステム1における通信原理について説明する。なお、図3は、本実施形態のロボットシステム1において実行される通信原理について説明するための図である。
(A1)自ノードに割り当てられたホスト名「FPGA」及びポート番号「3456」から構成される第2IPアドレスを含む第2通信制御データと、
(A2)自ノードがパブリッシュするメッセージに対応するトピック名「bar」を示すトピックデータと、
を有するアドバタイズ要求を、パブリッシャーアプリケーションノードに送信する(図3のステップ[b0])。
(B1)自ノードに割り当てられたホスト名「foo」及びポート番号「1234」を含む第1通信制御データと、
(B2)トピックをパブリッシュする画像処理結果データに対応するトピックデータ「bar」と、
を対応付けたパブリッシャーノード情報を、マスターデバイス30にアドバタイズして、マスターデバイス30に登録する(図3のステップ[b1])。
次に、図4を参照して本実施形態の通信デバイス(送信側)100について説明する。なお、図4は、本実施形態の通信デバイス(送信側)100の一構成例を示すブロック図である。
(A1)図3のステップ[b0]において、パブリッシャーFPGAノードとなるFPGA制御処理部120(FPGA)から通知されるパブリッシャーFPGAノードのホスト名及びTCPROSポート番号を含む第2通信制御データと、トピックデータと、を受信して解釈部112に供給し、
(A2)図3のステップ[b4]において、サブスクライバーノードとなる通信デバイス(受信側)200からrequestTopicを用いて送信される第1通信コネクションの確立要求を受信し、当該受信したデータを解釈部112に出力する。
(B1)図3のステップ[b1]において、XML−RPCに従った形式で、XML−RPCメッセージ生成部114から供給されるパブリッシャーアプリケーションノードのホスト名(例えば、図3に例示する場合には「foo」)及びXML−RPCポート番号(例えば、図3に例示する場合には、「1234」)を含む第1通信制御データと、トピックデータ(例えば、図3に例示する場合には、「トピック名:bar」)と、を対応付けたパブリッシャーノード情報を、マスターデバイス30に送信し、
(B2)図3のステップ[b5]において、第1通信コネクションを介して、XML−RPCに従った形式でXML−RPCメッセージ生成部114から供給されるパブリッシャーFPGAノードのホスト名(例えば、図3に例示する場合には「FPGA」)及びTCPROSポート番号(例えば、図3に例示する場合には「3456」)を含む第2通信制御データを通信デバイス(受信側)200に送信する。
(1)図3のステップ[b0]において、マルチプレクサ128から第2通信制御データ(すなわち、図3に例示する場合には、ホスト名「FPGA」及びTCPROSポート番号「3456」)と、トピックデータ(例えば、図3に例示する場合には「bar」)と、が供給されると、当該供給されたデータをアプリケーション実行部110に送信し、
(2)図3のステップ[b7]において、マルチプレクサ128から画像処理結果データが供給されると、当該画像処理結果データを、順次、通信デバイス(受信側)200に送信する(図3のステップ[b7−1]、[b7−2]…)。
次に、図5を用いて本実施形態のロボットシステム1において実行される各トピックのメッセージの取得する処理(以下、「メッセージの取得処理」ともいう。)の動作について説明する。なお、図5は、本実施形態のロボットシステム1におけるメッセージの取得開始処理を示すシーケンス図である。
まず、カメラコンポーネント10の通信デバイス(送信側)100においては、FPGA制御処理部120は、ロボットシステム1の電源がONされたタイミングなどの所定のタイミングに、予め割り当てられたホスト名及びポート番号を含む第2通信制御データと、トピックデータと、を有するアドバタイズ要求をアプリケーション実行部110(具体的には、TCP/IPスタック111)に送信する(ステップSa101)。
一方、駆動コンポーネント20の通信デバイス(受信側)200は、ロボットシステム1の電源ONなどの所定のタイミングに、サブスクライブするトピック名を示すトピックデータをXML−RPCに従って、マスターデバイス30に送信する(ステップSa201)。
[5.1]変形例1
本動作は、サブスクライバーノードとしての通信デバイス(受信側)200について特に限定されていないが、当該通信デバイス(受信側)200も、カメラコンポーネント10に形成される通信デバイス100が必要なメッセージ(すなわち、実データ)を受信する際の通信コネクションを確立するまでの通信制御については、アプリケーション(ソフトウエア)と連動するXML−RPCなどの通信プロトコルを用いるとともに、メッセージの受信については、並列処理が可能な論理回路によって他の通信デバイスから出力されたメッセージを直接的に並列に処理するTCPROSなどの通信プロトコルを用いる構成を有していてもよい。
(B1)所定のアプリケーションと連動するXML−RPCに従って、通信デバイス(送信側)100がマスターデバイス30に登録している通信制御用のデータであって、当該データ通信を行う際に割り当てられた第1IPアドレスを含む第1通信制御用データを、当該マスターデバイス30から、取得し、
(B2)特定のトピックにおけるXML−RPCを含む第1通信制御用データに基づいて、該当する通信デバイス(送信側)100に、XML−RPCに従って、当該特定のトピックに関するメッセージの通信を実行するための第1通信コネクションの確立要求を実行し、
(B3)第1通信コネクションの確立要求が受け付けられた場合に、XML−RPCに従って、当該確立要求を受け付けた通信デバイス(送信側)100との第1通信コネクションを確立し、
(B4)FPGAを用いるTCPROSによって特定されたトピックにおけるメッセージを確立要求を受け付けた通信デバイス(送信側)100によって配信するための通信用制御データであって、当該メッセージを配信する際に用いる第2IPアドレスを含む第2通信用制御データを、XML−RPCに従って、第1通信コネクションが確立された通信デバイス(送信側)100から取得し、
(B5)配信された第2通信用制御データに含まれる第2IPアドレスを用いることによって、第1通信コネクションが確立された通信デバイス(送信側)100に、TCPROSに従って、特定のトピックにおけるメッセージのデータ通信を実行するための第2通信コネクションの確立要求を実行し、
(B6)TCPROSに従って、当該確立要求を受け付けた通信デバイス(送信側)100との第2通信コネクションを確立し、
(B7)TCPROSに従って、確立された第2通信コネクションを介して、FPGAから出力された特定のトピックにおけるメッセージを、該当する通信デバイス(送信側)100から取得する、
構成を有している。
(1)FPGA制御処理部220により送信されるトピック要求を受信して、解釈部212に出力し、
(2)マスターデバイス30により送信される通信デバイス(送信側)100のホスト名及びXML−RPCポート番号を含む第1通信制御データを受信して、解釈部212に出力し、
(3)通信デバイス(送信側)100により送信される第2通信制御データを受信して、解釈部212に出力する。
(1)アプリケーション実行部210により送信される通信デバイス(送信側)100に対応する第2通信制御データを受信して、解釈部222に供給するとともに、
(2)通信デバイス(送信側)100により送信される画像処理結果データを受信して、解釈部222に供給する。
(1)マルチプレクサ226から供給されるトピック要求をアプリケーション実行部210に送信するとともに、
(2)マルチプレクサ226から供給されるデータ(すなわち、TCPコネクションの確立要求)を通信デバイス(送信側)100に送信する。
この結果、駆動コンポーネント20において、モータMが駆動され、障害物回避等の自律的な動作が実現されることとなる。
本変形例においては、第1実施施形態のように、パブリッシャーノードをパブリッシャーアプリケーションノードと、パブリッシャーFPGAノードに分割し、又は、変形例1のように、サブスクライバーノードを、サブスクライバーアプリケーションノードと、サブスクライバーFPGAノートに分割した場合の構成例について説明したが、通信デバイスに第1実施形態のパブリッシャーノード機能と、変形例1のサブスクライバーノード機能と、を搭載してもよい。
[5.3]変形例3
すなわち、1つの通信デバイス中にパブリッシャーアプリケーションノード機能と、パブリッシャーFPGAノードド機能と、サブスクライバーアプリケーションノード機能と、サブスクライバーパブリッシャーFPGAノード機能の全てを搭載することもできる。
上記変形例1においては、データ出力部229にモータの駆動回路を設けるとともに、データ出力部229にモータMを接続して、モータMを駆動する構成を採用したが、データ出力部229にTCP/IPスタックの機能を設け、通信デバイス(受信側)200のデータ処理部228において、画像処理結果データに対する処理を実行した後に、当該処理後のデータをさらに他のコンポーネントに送信する構成としてもよい。
上記第1実施形態においては、ロボットシステム1内において通信処理を実行する場合を例に説明を行ったが、イーサネット(登録商標)Nに代えてインターネットを介して、ロボットシステムRにおいて撮像されたカメラ画像データを通信端末装置Tに送信する場合についても本発明の通信デバイスを利用することができる。
次に、図7〜図11を用いて、実際にロボットシステム1を構築して行った性能評価の結果について説明する。
まず、図7及び図8を用いて本評価を行う評価システムについて説明する。なお、図7及び図8は、本評価システムにおける本性能評価実験の評価条件を説明するための図である。
次に、図9を用いて本評価システムにおける測定環境について説明する。なお、図9は、本評価システムにおける本性能評価実験の評価条件を説明するための図である。
次に、図10及び図11を用いて本評価システムにおける評価結果について説明する。なお、図10及び図11は、本評価システムにおける評価結果を示すグラフである。
10 :カメラコンポーネント
20 :駆動コンポーネント
30 :マスターデバイス
100 :通信デバイス
110 :アプリケーション実行部
111 :IPスタック
112 :解釈部
113 :制御部
114 :XML−RPCメッセージ生成部
120 :FPGA制御処理部
121 :IPスタック
122 :解釈部
123 :制御部
124 :登録処理部
125 :データ入力部
126 :データ処理部
127 :符号化処理部
128 :マルチプレクサ
200 :通信デバイス
210 :アプリケーション実行部
211 :IPスタック
212 :解釈部
213 :制御部
214 :XML−RPCメッセージ生成部
220 :FPGA制御処理部
221 :IPスタック
222 :解釈部
223 :制御部
224 :要求処理部
225 :接続処理部
226 :マルチプレクサ
227 :復号化処理部
228 :データ処理部
229 :データ出力部
1211 :受信部
1212 :送信部
2211 :受信部
2212 :送信部
Claims (10)
- 論理回路によって加工された、予め定められたトピックに属する実データを他の通信デバイスに配信する通信デバイスであって、
所定のアプリケーションと連動する第1通信プロトコルに従って、前記トピックにおける前記他の通信デバイスとのデータ通信を実行するための通信制御用のデータであって、当該データ通信を行う際に割り当てられた第1通信アドレスを含む第1通信制御用データを、前記通信デバイス間のデータ通信を管理する管理装置に登録する登録手段と、
特定の前記トピックにおける前記第1通信アドレスを含む前記第1通信制御用データを前記管理装置から取得した前記他の通信デバイスから、前記第1通信プロトコルに従って、当該特定のトピックに関するデータ通信を実行するための第1通信コネクションの確立要求を受け付ける第1受付手段と、
前記第1通信コネクションの確立要求が受け付けられた場合に、前記第1通信プロトコルに従って、当該確立要求をした他の通信デバイスとの前記第1通信コネクションを確立する第1確立手段と、
前記第1通信プロトコルとは異なり、かつ、前記論理回路を用いる第2通信プロトコルによって前記特定されたトピックにおける実データを配信するための通信用制御データであって、当該実データを配信する際に用いる前記第1通信アドレスとは異なる第2通信アドレスを含む第2通信用制御データを、前記第1通信プロトコルに従って、前記第1通信コネクションが確立された他の通信デバイスに配信する第1配信手段と、
前記配信された第2通信用制御データに含まれる第2通信アドレスを用いることによって、前記他の通信デバイスから、前記第1通信プロトコルに従って、前記特定のトピックにおける実データのデータ通信を実行するための第2通信コネクションの確立要求を受け付ける第2受付手段と、
前記第2通信コネクションの確立要求が受け付けられた場合に、前記第2通信プロトコルに従って、当該確立要求をした他の通信デバイスとの第2通信コネクションを確立する第2確立手段と、
前記第2通信プロトコルに従って、前記確立された第2通信コネクションを介して、前記論理回路から出力された前記特定のトピックにおける実データを、該当する他の通信デバイスに配信する第2配信手段と、
を備えることを特徴とする通信デバイス。 - 請求項1に記載の通信デバイスにおいて、
前記論理回路が、
複数の処理を並列して実行可能なプログラマブルロジック回路によって構成されている、通信デバイス。 - 請求項1又は2に記載の通信デバイスにおいて、
第2通信プロトコルが、
単一のTCPポートを用いた手順を規定する通信プロトコルであり、
前記第2確立手段が、
前記TCPポートを用いて、前記他の通信デバイスとの間において、前記第2通信コネクションを確立する、通信デバイス。 - 請求項1〜3の何れか1項に記載の通信デバイスにおいて、
前記登録手段が、
自機の通信環境に応じて、前記アプリケーションの手順に従って、前記管理装置に登録する際の前記通信用制御データを変更する処理を実行する、通信デバイス。 - 請求項1〜4の何れか1項に記載の通信デバイスにおいて、
自機の置かれている状況又は自機の周囲環境を示す環境データを取得する取得手段と、
前記取得された環境データを前記論理回路によって加工して前記実データを生成する生成手段と、
を更に備える、通信デバイス。 - 予め定められた他の通信デバイスから出力され所定のトピックに関する実データを取得し、当該取得した実データに対して所定の処理を実行する通信デバイスであって、
所定のアプリケーションと連動する第1通信プロトコルに従って、前記他の通信デバイスが管理装置に登録している通信制御用のデータであって、当該データ通信を行う際に割り当てられた第1通信アドレスを含む第1通信制御用データを、当該管理装置から、取得する第1取得手段と、
特定の前記トピックにおける前記第1通信アドレスを含む前記第1通信制御用データに基づいて、該当する前記他の通信デバイスに、前記第1通信プロトコルに従って、当該特定のトピックに関するデータ通信を実行するための第1通信コネクションの確立要求を行う第1確立要求手段と、
前記第1通信コネクションの確立要求が受け付けられた場合に、前記第1通信プロトコルに従って、当該確立要求を受け付けた他の通信デバイスとの前記第1通信コネクションを確立する第1確立手段と、
前記第1通信プロトコルとは異なり、かつ、論理回路を用いる第2通信プロトコルによって前記特定されたトピックにおける実データを前記確立要求を受け付けた他の通信デバイスによって配信するための通信用制御データであって、当該実データを配信する際に用いる前記第1通信アドレスとは異なる第2通信アドレスを含む第2通信用制御データを、前記第1通信プロトコルに従って、前記第1通信コネクションが確立された他の通信デバイスから取得する第2取得手段と、
前記配信された第2通信用制御データに含まれる第2通信アドレスを用いることによって、前記第1通信コネクションが確立された他の通信デバイスに、前記第2通信プロトコルに従って、前記特定のトピックにおける実データのデータ通信を実行するための第2通信コネクションの確立要求を行う第2確立要求手段と、
前記第2通信プロトコルに従って、当該確立要求を受け付けた他の通信デバイスとの第2通信コネクションを確立する第2確立手段と、
前記第2通信プロトコルに従って、前記確立された第2通信コネクションを介して、前記論理回路から出力された前記特定のトピックにおける実データを、該当する他の通信デバイスから取得する第2取得手段と、
を備えることを特徴とする通信デバイス。 - 請求項6に記載の通信デバイスにおいて、
第2通信プロトコルが、
単一のTCPポートを用いた手順を規定する通信プロトコルであり、
前記第2確立手段が、
前記TCPポートを用いて、前記他の通信デバイスとの間において、前記第2通信コネクションを確立する、通信デバイス。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の通信デバイスを備えた情報通信端末装置。
- 論理回路によって加工された、予め定められたトピックに属する実データを他の通信デバイスに配信する通信方法であって、
所定のアプリケーションと連動する第1通信プロトコルに従って、前記トピックにおける前記他の通信デバイスとのデータ通信を実行するための通信制御用のデータであって、当該データ通信を行う際に割り当てられた第1通信アドレスを含む第1通信制御用データを、前記通信デバイス間のデータ通信を管理する管理装置に登録するステップと、
特定の前記トピックにおける前記第1通信アドレスを含む前記第1通信制御用データを前記管理装置から取得した前記他の通信デバイスから、前記第1通信プロトコルに従って、当該特定のトピックに関するデータ通信を実行するための第1通信コネクションの確立要求を受け付けるステップと、
前記第1通信コネクションの確立要求が受け付けられた場合に、前記第1通信プロトコルに従って、当該確立要求をした他の通信デバイスとの前記第1通信コネクションを確立するステップと、
前記第1通信プロトコルとは異なり、かつ、前記論理回路を用いる第2通信プロトコルによって前記特定されたトピックにおける実データを配信するための通信用制御データであって、当該実データを配信する際に用いる前記第1通信アドレスとは異なる第2通信アドレスを含む第2通信用制御データを、前記第1通信プロトコルに従って、前記第1通信コネクションが確立された他の通信デバイスに配信するステップと、
前記配信された第2通信用制御データに含まれる第2通信アドレスを用いることによって、前記他の通信デバイスから、前記第1通信プロトコルに従って、前記特定のトピックにおける実データのデータ通信を実行するための第2通信コネクションの確立要求を受け付けるステップと、
前記第2通信コネクションの確立要求が受け付けられた場合に、前記第2通信プロトコルに従って、当該確立要求をした他の通信デバイスとの第2通信コネクションを確立するステップと、
前記第2通信プロトコルに従って、前記確立された第2通信コネクションを介して、前記論理回路から出力された前記特定のトピックにおける実データを、該当する他の通信デバイスに配信するステップと、
を含むことを特徴とする通信方法。 - 予め定められた他の通信デバイスから出力され所定のトピックに関する実データを取得し、当該取得した実データに対して所定の処理を実行する通信方法であって、
所定のアプリケーションと連動する第1通信プロトコルに従って、前記他の通信デバイスが管理装置に登録している通信制御用のデータであって、当該データ通信を行う際に割り当てられた第1通信アドレスを含む第1通信制御用データを、当該管理装置から、取得するステップと、
特定の前記トピックにおける前記第1通信アドレスを含む前記第1通信制御用データに基づいて、該当する前記他の通信デバイスに、前記第1通信プロトコルに従って、当該特定のトピックに関するデータ通信を実行するための第1通信コネクションの確立要求を行うステップと、
前記第1通信コネクションの確立要求が受け付けられた場合に、前記第1通信プロトコルに従って、当該確立要求を受け付けた他の通信デバイスとの前記第1通信コネクションを確立するステップと、
前記第1通信プロトコルとは異なり、かつ、論理回路を用いる第2通信プロトコルによって前記特定されたトピックにおける実データを前記確立要求を受け付けた他の通信デバイスによって配信するための通信用制御データであって、当該実データを配信する際に用いる前記第1通信アドレスとは異なる第2通信アドレスを含む第2通信用制御データを、前記第1通信プロトコルに従って、前記第1通信コネクションが確立された他の通信デバイスから取得するステップと、
前記配信された第2通信用制御データに含まれる第2通信アドレスを用いることによって、前記第1通信コネクションが確立された他の通信デバイスに、前記第2通信プロトコルに従って、前記特定のトピックにおける実データのデータ通信を実行するための第2通信コネクションの確立要求を行うステップと、
前記第2通信プロトコルに従って、当該確立要求を受け付けた他の通信デバイスとの第2通信コネクションを確立するステップと、
前記第2通信プロトコルに従って、前記確立された第2通信コネクションを介して、前記論理回路から出力された前記特定のトピックにおける実データを、該当する他の通信デバイスから取得するステップと、
を含むことを特徴とする通信方法。
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