サービスとしてのロボット

RaaS （ Robot as a Service）またはロボティクス・アズ・ア・サービス（Robotics as a Service ）は、ロボットや組み込みデバイスをWebおよびクラウドコンピューティング環境にシームレスに統合するクラウドコンピューティングユニットです。サービス指向アーキテクチャ（SOA）の観点から見ると、RaaSユニットには、機能を実行するためのサービス、検出および公開のためのサービスディレクトリ、およびユーザーが直接アクセスするためのサービスクライアントが含まれます。[1] [2]現在のRaaS実装は、RaaSユニットと他のクラウドコンピューティングユニット間のSOAPおよびRESTful通信を可能にします。RaaS実装をサポートするためのハードウェアサポートと標準が用意されています。DPWS（Devices Profile for Web Services）は、Webサービスとデバイス間のリソースが制約されたデバイス上で、安全なWebサービスメッセージング、検出、記述、イベント処理を可能にするための実装制約を定義します。

RaaSは、十分な計算能力を持つインテリジェントデバイスを扱うモノのインターネット（IoT）、インテリジェントなモノのインターネット（IoIT）、大規模な計算および通信コアと物理世界と相互作用できる物理要素を組み合わせたサイバーフィジカルシステム（CPS）、およびコンポーネントが疎結合方式で動作するように設計され、データがコンテンツ指向プロトコルを介して共有される自律分散システム（ADS）の単位と考えることができます。 [ 5 ] [ 6]

Robot as a Service（RaaS）という用語は、物理的な産業用ロボットまたはサービスロボットの購入と使用のための金融モデルとしてより一般的に用いられます。RaaSの購入契約では、購入者はサブスクリプションベースの契約を通じて物理デバイスの使用料を支払います。RaaSは、元の製造業者が物理的なロボットデバイスを引き続き所有し、その機械を資産として帳簿に計上するという点でリース契約とは異なります。購入者は設備投資ではなく運用費予算を通じて機器を購入できるため、RaaSは多くのロボット機器プロバイダーの間で人気が高まっています。RaaSのサービス契約では、元の製造業者が契約期間中、ロボットを良好な動作状態に更新および維持することが求められます。予防保守のためのすべての部品と人件費もRaaS契約に含まれています。元の製造業者は、いつでも物理的なロボットを同等の別の機械と交換できます。さらに、元の製造業者は、Web経由でリモートサービスを提供し、システムをリモートで監視、トリアージ、修理、または復旧することもできます。RaaSという名称は、エンタープライズソフトウェア市場で普及しているソフトウェア・アズ・ア・サービス（SaaS）ビジネスモデルに由来しています。

歴史

サービス指向コンピューティングを組み込みシステムやロボットに適用するための初期設計と実装は、2006年2月に開催された第49回IFIP 10.4ワークグループ会議で発表されました。[7]初期設計では、ロボットはサービスレジストリを検索し、リモートサイトでWebサービスを利用するサービスクライアントです。サービス指向ロボットから進化したRobot as a Serviceは、オールインワンのSOAユニットです。つまり、このユニットには、機能を実行するためのサービス、検出および公開のためのサービスディレクトリ、クライアントが直接アクセスするためのアプリケーションが含まれています。[8]このオールインワン設計により、ロボットユニットは、クラウドコンピューティング環境内で自己完結型のクラウドユニットとなるためのツールと機能を利用できます。RaaSコンセプトに基づいて、Visual IoT/Robotics Programming Language Environment ( VIPLE )が開発されました。

RaaSアーキテクチャ

RaaSはSOAに準拠したクラウドコンピューティングユニットです。RaaSユニットは、サービスプロバイダー、サービスブローカー、そしてサービスクライアントとして機能します。

  1. RaaSクラウドユニットはサービスプロバイダーです。各ユニットは、プリロードされたサービスのリポジトリをホストします。開発者またはクライアントは、ロボットに新しいサービスをデプロイしたり、ロボットからサービスを削除したりできます。これらのサービスは、このロボットで使用できるだけでなく、他のロボットと共有することもできます。
  2. RaaS クラウドには、展開されたアプリケーションのセットが含まれます。開発者またはクライアントは、ユニット内およびユニット外で利用可能なサービスに基づいて、新しいアプリケーション (機能) を構成できます。
  3. RaaSユニットはサービスブローカーです。クライアントはユニットのディレクトリで利用可能なサービスとアプリケーションを検索できます。クライアントはディレクトリを参照することで、ロボットにデプロイされたアプリケーションとサービスを検索・検出できます。サービスとアプリケーションは、検出を容易にするために、クラス階層で整理できます。

RaaSユニットの主要コンポーネントと、導入される典型的なアプリケーションおよびサービス。RaaSユニットはクラウドコンピューティング環境向けに設計されています。RaaS内のサービスは、ドライバーやその他のオペレーティングシステムコンポーネントと通信し、さらにデバイスやその他のハードウェアコンポーネントと通信します。RaaSユニットは、無線インフラストラクチャが利用可能な場合はWi-Fi経由で、そうでない場合はアドホック無線ネットワーク経由で相互に直接通信できます。RaaSとクラウド内の他のサービス間の通信は、DPWSによって有効化された標準サービスインターフェースWSDL、またはRESTfulサービス全体のHTTPを介して行われます。

RaaSのプロトタイプはいくつか実装されており、Webインターフェースと物理デバイスの両方が含まれています。[9] [10] [11] [12] [13]

信頼性やセキ​​ュリティなどのディペンダビリティは、RaaS 設計において非常に重要です。連携する RaaS ユニットは、互いの操作をバックアップする冗長実行をスケジュールできます。冗長設計は、コード インジェクションや Return Oriented Programming (ROP) 攻撃などの命令レベルの攻撃にも対処できます。冗長化された RaaS ユニットは互いに独立しているため、命令レベルのガジェット プログラミングでは、異なるデバイスで異なるシーケンスが生成される可能性が高くなります。このような動作の違いは、RaaS ユニット間の連携によって検出できます。RaaS 設計における主な課題は、ネットワーク、アプリケーション、環境、エンド ユーザーの多様性に対応することです。クラウド コンピューティングでは、ネットワークおよび通信プロトコルは、WSDL、SOAP、HTTP、RESTful アーキテクチャなどのいくつかの標準に限定されています。RaaS では、HTTP、SOAP、WSDL 標準とロボット アプリケーションが主な設計上の考慮事項です。

アプリケーション

RaaSは、SOA、クラウドコンピューティング、IoT、CPS、ADSが利用されているあらゆる場所で利用できます。例えば、コンピュータサイエンス教育における応用例の一つとして挙げられます。RaaSは既存のサービスを利用してワークフローレベルで様々なアプリケーションを構築することで、ロボットプログラミングの学習曲線を大幅に短縮します。[14] [15]

参照

参考文献

  1. ^ Yinong Chen、Zhihui Du、Marcos Garcia-Acosta、M.、「クラウドコンピューティングにおけるサービスとしてのロボット」、第 5 回 IEEE 国際サービス指向システムエンジニアリングシンポジウム (SOSE) の議事録、南京、2010 年 6 月、pp. 151–158。
  2. ^ Yinong Chen、H. Hu、「Internet of Intelligent Things and Robot as a Service」、シミュレーションモデリングの実践と理論、第34巻、2013年5月、159〜171ページ。
  3. ^ Pranav Mehta、Intel Intelligent Systems Group CTO：「モノのインターネットとインフラストラクチャ」、Intel Embedded Research and Education Summit、2012 年 2 月、http://embedded.communities.intel.com/servlet/JiveServlet/downloadBody/7156-102-1-2402/Internet-of-Things-and-the-Infrastructure.pdf。
  4. ^ Ragunathan (Raj) Rajkumar、Insup Lee、Lui Sha、John Stankovic、「サイバーフィジカルシステム：次世代コンピューティング革命」、第47回設計自動化カンファレンス（DAC 2010）、CPS Demystified セッション、カリフォルニア州アナハイム、2010年6月17日。
  5. ^ 森 欽司、「情報技術におけるコンセプト指向の研究開発」、Wiley Series in Systems Engineering and Management、2014年。
  6. ^ MB Remy、MB Blake、「分散サービス指向ロボティクス」、IEEEインターネットコンピューティング、第15巻、第2号、70～74頁、2011年。
  7. ^ Yinong Chen、「再構成可能な組み込みシステムにおけるサービス指向コンピューティング」、IARP/IEEE-RAS/EURON/IFIP 10.4 ロボット工学と自律システムにおける信頼性に関する合同ワークショップ、アリゾナ州ツーソン、2006年2月15～19日、http://webhost.laas.fr/TSF/IFIPWG/Workshops&Meetings/49/workshop/04%20chen.pdf
  8. ^ Yinong Chen、Zhihui Du、Marcos Garcia-Acosta、M.、「クラウドコンピューティングにおけるサービスとしてのロボット」、第 5 回 IEEE 国際サービス指向システムエンジニアリングシンポジウム (SOSE) の議事録、南京、2010 年 6 月、pp. 151–158。
  9. ^ Yinong Chen、「再構成可能な組み込みシステムにおけるサービス指向コンピューティング」、IARP/IEEE-RAS/EURON/IFIP 10.4 ロボット工学と自律システムにおける信頼性に関する合同ワークショップ、アリゾナ州ツーソン、2006年2月15～19日、http://webhost.laas.fr/TSF/IFIPWG/Workshops&Meetings/49/workshop/04%20chen.pdf
  10. ^ Intel Autobot Web サービス、2012 年、http://venus.eas.asu.edu/WSRepository/RaaS/main/
  11. ^ RaaS オンラインプログラミング環境、2013 年、http://venus.eas.asu.edu/WSRepository/eRobotic/
  12. ^ Zhihui Du、Weiqiang Yang、Yinong Chen、Xin Sun、Xiaoying Wang、Chen Xu、「ロボットクラウドセンターの設計」、第10回自律分散システム国際シンポジウム（ISADS）、東京、2011年3月、pp.269-275。
  13. ^ ロボットに実装されたサービスとしてのロボティクス、2016年、http://www.digitaltrends.com/cool-tech/qihan-sanbot/
  14. ^ Yinong Chen、Zhizheng Zhou、「サービス指向コンピューティングとコンピューティングカリキュラムにおけるソフトウェア統合」、IPDPSワークショップ2014、pp. 1091–1098。
  15. ^ Yinong Chen、Zhizheng Zhou、「コンピューティングカリキュラムにおけるサービスとしてのロボット」、第12回自律分散システム国際シンポジウム（ISADS）、台中、2015年3月。
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