NTMobile をコミュニケーションロボットへ応用する手法の検討

(1)

NTMobile

をコミュニケーションロボットへ応用する手法の検討

130441021

岩田誠

渡邊研究室

1.

はじめに

コミュニケーションロボットが身近な存在となっている。

ローカルでの会話ができたり、遠隔地から操作して会話ができるものも市場に出始めており、今後も様々な研究が進むと思われる。一方、我々の研究室ではオリジナル技術として

NTMobile(Network Traversal with Mobility)[1]

を研究している。

NTMobile

を利用すると、あらゆる環境においてエンドツーエンドの通信が可能になる。

NTMobile

は動作検証を終えており、現在その応用を検討しているところである。

そこでコミュニケーションロボットに

NTMobile

を搭載して何ができるかを検討した。本稿では

Web

^{プログラミ} ングによりコミュニケーションロボットを操作する方法を提案する。

Web

プログラミングは簡単に開発できるので今後の

NTMobile

の開発プラットフォームになりうる。ラズベリーパイに車輪を取り付けたラズパイ戦車をコミュニケーションロボットに見立て、

NTMobile

を用いてスマートフォンから遠隔操作できることを確認した。

2.

コミュニケーションロボットの現状

様々なコミュニケーションロボットが市場に出回っており、中にはスマートフォンで遠隔操作できるものもある。

しかし、一般的にコミュニケーションロボットは家庭内に置くためプライベートアドレス空間に存在する。従って、

遠隔地から操作する場合は必ずインターネット上のサーバを経由する必要がある。そのため、コミュニケーションロボット、サーバ、スマホアプリをそれぞれ別個に作成する必要があり、新規開発することは面倒である。

3. NTMobile

について

NTMobile

は、通信相手がどこにいてもエンドツーエンドの通信を確立できる。通信相手がプライベートアドレス空間であっても通信を開始できるという特徴がある。

NTMobile

をアプリケーションとしてインストールすれば、これまで使用していた既存のアプリケーションに変更を加えずそのまま使用することができる。すなわち

LAN

内での通信を確認することができたら、後から

NTMobile

を追加インストールすることによりそのままリモート通信に転用できる。

さらに

NTMobile

と一般通信は併存させることができる。相手を

NTMobile

特有の名前で指定することによって、

NTMobile

上で動作させることができる。

4.

提案方式

コミュニケーションロボットに

Web

サーバと

NTMobile

を実装する。また、スマートフォンにも

NTMobile

を実装する。この状態において

Web

プログラミングによりサーバ機能を開発する方式を提案する。

Web

プログラミングは開発ツールがそろっているため、

誰でも容易に開発することができる。またサーバ側だけの開発で済み、スマートフォン側はブラウザさえ用意すればよい。

LAN

内の通信で試験することができるため、アプリケーションの開発が容易で新規開発が極めて簡単である。

また、

NTMobile

によりエンドツーエンドでの通信が可能

サーバ

NTMobileにより異なるネットワークでも エンドツーエンドでの通信が可能

図

1:

提案方式の構成

なので、サーバを経由させるような無駄なパケットが不要で通信ディレイも少ないという利点がある。

5.

実験

ラズベリーパイをコミュニケーションロボットに見立てラズパイ戦車を製作した。ラズベリーパイに車輪をつけ、

Python

によりモータ駆動を可能にした。

WebIOPI[2]

と呼ぶフリーソフトを用いてラズベリーパイに

Web

サーバ機能を搭載し、

HTML

による

Web

プログラミングでサーバプログラムを製作した。まず

LAN

環境においてスマートフォンのブラウザからラズパイ戦車が動作することを確認した。

Web

ページに上下左右の矢印を表示させ、矢印を押すことにより車輪を操作できることを確認した。

次にラズベリーパイとスマートフォンに

NTMobile

を追加インストールし、ラズベリーパイとスマートフォンを別ネットワークに接続しなおして、

ping

により

NTMobile

としての接続性を確認した。この状態で

LAN

環境で確認した動作を実行し、全く同じように操作できることを確認した。スマートフォンからラズベリーパイの制御と共に一般の通信もできることを確認した。

6.

まとめ

コミュニケーションロボットに

NTMobile

を応用して何ができるかを検討した。

Web

プログラミングを利用してコミュニケーションロボットを簡単に操作できることを確認した。この開発方法はコミュニケーションロボットに限らず、あらゆるシステムに応用していくことができる。

参考文献

[1]

上酔尾一真

,

他

: IPv4/IPv6

混在環境で移動透過性を実現する

NTMobile

の実装と評価

,

情報処理学会論文誌

Vol.54,No10,pp.2288-2299,Oct.2013.

[2] https://webiopi.trouch.com/

(2)

渡邊研究室

130441021

岩田誠

(3)



少子高齢化



2018 年の高齢者の割合は 27.3 ％

内閣府｜平成２９年度版高齢社会白書：

http://www8.cao.go.jp/kourei/whitepaper/w-2017/html/zenbun/index.html

(4)



コミュニケーションロボットの開発が盛ん



スマートフォンで遠隔操作や会話ができるものまで

一人暮らしの高齢者に有用

(5)



NTMobile



エンドツーエンドの通信が可能になる技術

コミュニケーションロボットに応用して

何ができるかを検討

(6)



エンド端末に NTMobile 用アプリケーションをインストールすることによりエンドツーエンドシステムを実現

プライベートネットワーク

インターネット

NAT NAT

(7)



LAN 内の通信でできたことは NTMobile を実装すればそのままリモート通信に転用できる



システムに新たな変更を加える必要がない



既存のアプリケーションをそのまま使用できる

(8)



Pepper



人型のロボット



店舗にも導入されている



豊富なアプリケーションにより会話だけでなく歌やダンス、

遠隔操作も可能

(9)



タピア



球状の置き型ロボット



自発的な会話



専用のアプリを用いてテレビ電話

遠隔操作による見守り

(10)

インターネット

NAT NAT

サーバ

プライベートネットワーク

プライベートネットワークグローバル

ネットワーク

(11)



サーバが必要



サーバのセキュリティ



通信遅延



ロボット、サーバ、

クライアント側の

アプリを別個に作成

インターネット

NAT NAT

サーバ

(12)



コミュニケーションロボットに Web サーバを実装



ロボット、スマートフォンに NTMobile を実装



Web プログラミングによりブラウザで遠隔操作

NTMobile Webサーバ

NTMobile

遠隔操作

(13)



エンドツーエンド通信が可能



開発するのはサーバ側だけで済む



Web プログラミングは開発ツールが

そろっている

(14)



ラズベリーパイをコミュニケーションロボットに見立て車輪を取り付けたラズパイ戦車を製作



ラズパイ戦車に WebIOPi で Web サーバを実装



HTML と Python による Web プログラミングで遠隔操作



HTML で Web ページを作成



Python でモーター制御

(15)

Web ページラズパイ戦車

HTML Python

(16)

<i

class="fa fa-fw fa-5x"

aria-hidden="true"></i>

<i

class="fa fa-arrow-circle-o-up fa-fw fa-5x"

aria-hidden="true"

onmousedown="forward()" </i>

<i

class="fa fa-fw fa-5x"

aria-hidden="true"></i>

@webiopi.macro def forward():

webiopi.debug("forward")

GPIO.pwmWrite(leftMotorDrivePWM1, GPIO.LOW) GPIO.pwmWrite(leftMotorDrivePWM2, GPIO.HIGH) GPIO.pwmWrite(rightMotorDrivePWM1, GPIO.LOW) GPIO.pwmWrite(rightMotorDrivePWM2, GPIO.HIGH)

HTML

Python

(17)



LAN 内で遠隔操作できることを確認



ブラウザのアドレス欄に

「 http:// ラズパイの IP アドレス :8000/bb/ 」

遠隔操作

HTMLPython

ブラウザで操作

(18)

PC ラズパイ戦車

SYN(60)

SYN,ACK(60) ACK(52)

POST(656) ACK(52)

FIN,ACK(52)

ACK(52) FIN,ACK(52)

ACK(52) OK(211)

コネクション確立

命令実行

コネクション切断

矢印押下

(19)



ラズベリーパイと Linux に NTMobile を実装



「 http://ras0.dc.ntm.jp:8000/bb/ 」



LAN 内と全く同じ動作を確認

(20)

遠隔操作

ブラウザで操作

HTML Python

プライベート

ネットワーク

プライベートネットワーク

NTMobile NTMobile

インターネット

(21)

PC ラズパイ戦車

UDP(154)

コネクション確立

命令実行

コネクション切断

矢印押下

^UDP(154)

UDP(146)

UDP(750) UDP(146) UDP(305)

UDP(154) UDP(154) UDP(154) UDP(154)

(22)

(23)



開発するのはサーバ側だけで済む



クライアント側はブラウザさえ用意すれば遠隔操作が可能



コミュニケーションロボットに限らず

様々な開発に応用できる

(24)



コミュニケーションロボットに NTMobile を応用して何ができるかを検討



ラズベリーパイをコミュニケーションロボットに見立て遠隔操作できることを確認



今後の課題



機能の拡張

(25)

(26)



エンド端末に NTMobile 用アプリケーションをインストールすることによりエンドツーエンドシステムを実現

IPv4

インターネット現実の世界

NAT NAT IPv6

インターネット

IPv4

プライベートネットワーク

IPv4

プライベートネットワーク

DC

RS

AS (Account Server): NTM端末のアカウントを管理する装置

DC (Direction Coordinator)：仮想アドレスの配布と通信経路を指

示する装置

RS (Relay Server)

：必要に応じてパケットを中継する装置

NTMobile

の技術

NTMobile

を支える装置群

AS

エンドツーエンドシステムの世界



NTMobile をコミュニケーションロボットへ応用する 手法の検討

をコミュニケーションロボットへ応用する 手法の検討

岩田 誠

渡邊研究室

はじめに

コミュニケーションロボットが身近な存在となっている。

ローカルでの会話ができたり、遠隔地から操作して会話が できるものも市場に出始めており、今後も様々な研究が進 むと思われる。一方、我々の研究室ではオリジナル技術と して

を 研究している。

を利用すると、あらゆる環境に おいてエンドツーエンドの通信が可能になる。

は動作検証を終えており、現在その応用を検討していると ころである。

そこでコミュニケーションロボットに

を搭載 して何ができるかを検討した。本稿では

プログラミ ングによりコミュニケーションロボットを操作する方法を 提案する。

プログラミングは簡単に開発できるので 今後の

の開発プラットフォームになりうる。ラ ズベリーパイに車輪を取り付けたラズパイ戦車をコミュニ ケーションロボットに見立て、

を用いてスマー トフォンから遠隔操作できることを確認した。

コミュニケーションロボットの現状

様々なコミュニケーションロボットが市場に出回ってお り、中にはスマートフォンで遠隔操作できるものもある。

しかし、一般的にコミュニケーションロボットは家庭内に 置くためプライベートアドレス空間に存在する。従って、

について

は、通信相手がどこにいてもエンドツーエンド の通信を確立できる。通信相手がプライベートアドレス空間 であっても通信を開始できるという特徴がある。

をアプリケーションとしてインストールすれば、これまで 使用していた既存のアプリケーションに変更を加えずその まま使用することができる。すなわち

内での通信を 確認することができたら、後から

を追加インス トールすることによりそのままリモート通信に転用できる。

さらに

と一般通信は併存させることができ る。相手を

特有の名前で指定することによっ て、

上で動作させることができる。

提案方式

コミュニケーションロボットに

サーバと

を実装する。また、スマートフォンにも

を実装 する。この状態において

プログラミングによりサー バ機能を開発する方式を提案する。

プログラミングは開発ツールがそろっているため、

誰でも容易に開発することができる。またサーバ側だけの 開発で済み、スマートフォン側はブラウザさえ用意すれば よい。

内の通信で試験することができるため、アプ リケーションの開発が容易で新規開発が極めて簡単である。

また、

によりエンドツーエンドでの通信が可能

図

提案方式の構成

なので、サーバを経由させるような無駄なパケットが不要 で通信ディレイも少ないという利点がある。

実験

ラズベリーパイをコミュニケーションロボットに見立て ラズパイ戦車を製作した。ラズベリーパイに車輪をつけ、

によりモータ駆動を可能にした。

と呼 ぶフリーソフトを用いてラズベリーパイに

サーバ機 能を搭載し、

による

プログラミングでサーバ プログラムを製作した。まず

環境においてスマート フォンのブラウザからラズパイ戦車が動作することを確認 した。

ページに上下左右の矢印を表示させ、矢印を押 すことにより車輪を操作できることを確認した。

次にラズベリーパイとスマートフォンに

を追 加インストールし、ラズベリーパイとスマートフォンを別 ネットワークに接続しなおして、

により

と しての接続性を確認した。この状態で

環境で確認し た動作を実行し、全く同じように操作できることを確認し た。スマートフォンからラズベリーパイの制御と共に一般 の通信もできることを確認した。

まとめ

コミュニケーションロボットに

を応用して何 ができるかを検討した。

プログラミングを利用してコ ミュニケーションロボットを簡単に操作できることを確認 した。この開発方法はコミュニケーションロボットに限ら ず、あらゆるシステムに応用していくことができる。

参考文献

上酔尾一真

他

混在環境で移動透過性を 実現する

の 実装と評価

情報処理学会論文 誌

渡邊研究室

130441021

岩田誠

少子高齢化

2018 年の高齢者の割合は 27.3 ％

内閣府｜平成２９年度版高齢社会白書：

コミュニケーションロボットの開発が盛ん

スマートフォンで遠隔操作や会話ができるものまで

一人暮らしの高齢者に有用

NTMobile

エンドツーエンドの通信が可能になる技術

コミュニケーションロボットに応用して

何ができるかを検討

エンド端末に NTMobile 用アプリケーションをインス トールすることによりエンドツーエンドシステムを実現

NTMobile をコミュニケーションロボットへ応用する手法の検討

をコミュニケーションロボットへ応用する手法の検討

岩田誠

ローカルでの会話ができたり、遠隔地から操作して会話ができるものも市場に出始めており、今後も様々な研究が進むと思われる。一方、我々の研究室ではオリジナル技術として

を研究している。

を利用すると、あらゆる環境においてエンドツーエンドの通信が可能になる。

は動作検証を終えており、現在その応用を検討しているところである。

を搭載して何ができるかを検討した。本稿では

^{プログラミ} ングによりコミュニケーションロボットを操作する方法を提案する。

プログラミングは簡単に開発できるので今後の

の開発プラットフォームになりうる。ラズベリーパイに車輪を取り付けたラズパイ戦車をコミュニケーションロボットに見立て、

を用いてスマートフォンから遠隔操作できることを確認した。

様々なコミュニケーションロボットが市場に出回っており、中にはスマートフォンで遠隔操作できるものもある。

しかし、一般的にコミュニケーションロボットは家庭内に置くためプライベートアドレス空間に存在する。従って、

は、通信相手がどこにいてもエンドツーエンドの通信を確立できる。通信相手がプライベートアドレス空間であっても通信を開始できるという特徴がある。

をアプリケーションとしてインストールすれば、これまで使用していた既存のアプリケーションに変更を加えずそのまま使用することができる。すなわち

内での通信を確認することができたら、後から

を追加インストールすることによりそのままリモート通信に転用できる。

と一般通信は併存させることができる。相手を

特有の名前で指定することによって、

を実装する。この状態において

プログラミングによりサーバ機能を開発する方式を提案する。

誰でも容易に開発することができる。またサーバ側だけの開発で済み、スマートフォン側はブラウザさえ用意すればよい。

内の通信で試験することができるため、アプリケーションの開発が容易で新規開発が極めて簡単である。

なので、サーバを経由させるような無駄なパケットが不要で通信ディレイも少ないという利点がある。

ラズベリーパイをコミュニケーションロボットに見立てラズパイ戦車を製作した。ラズベリーパイに車輪をつけ、

と呼ぶフリーソフトを用いてラズベリーパイに

サーバ機能を搭載し、

プログラミングでサーバプログラムを製作した。まず

環境においてスマートフォンのブラウザからラズパイ戦車が動作することを確認した。

ページに上下左右の矢印を表示させ、矢印を押すことにより車輪を操作できることを確認した。

を追加インストールし、ラズベリーパイとスマートフォンを別ネットワークに接続しなおして、

としての接続性を確認した。この状態で

環境で確認した動作を実行し、全く同じように操作できることを確認した。スマートフォンからラズベリーパイの制御と共に一般の通信もできることを確認した。

を応用して何ができるかを検討した。

プログラミングを利用してコミュニケーションロボットを簡単に操作できることを確認した。この開発方法はコミュニケーションロボットに限らず、あらゆるシステムに応用していくことができる。

混在環境で移動透過性を実現する

の実装と評価

情報処理学会論文誌

エンド端末に NTMobile 用アプリケーションをインストールすることによりエンドツーエンドシステムを実現

プライベートネットワーク

プライベートネットワーク

LAN 内の通信でできたことは NTMobile を実装すればそのままリモート通信に転用できる

豊富なアプリケーションにより会話だけでなく歌やダンス、

専用のアプリを用いてテレビ電話

プライベートネットワーク

プライベートネットワークグローバル

ラズベリーパイをコミュニケーションロボットに見立て車輪を取り付けたラズパイ戦車を製作

Web ページラズパイ戦車