人間型ロボット向け分散リアルタイム制御機構のための通信方式に関する研究

本研究では、人間型ロボットの運動能力の改善に焦点を宛て、分散リアルタイム制御機構を対象とした新たな通信方式の実現を目的とする。本年度は、前年度までに実現したプロトタイプの改良と実システムへの適用、検証を研究計画に含む。対象とする制御機構では、リアルタイム要請の高い通信と低い通信が混在することを想定しているが、通信に使用するスイッチ接続によるEthernetではパケット消失が発生し、そのままでは実現が困難であった。本研究では、フィードバック制御に要求される通信が制御周期を守るためには、通信遅延のみが重要であること、解析で得られた流量一定以下でパケット消失が発生しないという特性に着目し、リアルタイムプロトコルに依らず、パケット流量を制御することでリアルタイム要請の高い通信とリアルタイム通信の低い通信を混在することができる通信方式を提案した。これによりアプリケーションはUDP/IP等の従来プロトコルが使用可能となる。NICの持つ優先度付きキューを利用することで、リアルタイム要請の高いパケットの即時送信を可能とした。また、リアルタイム要請の低いパケットは、低優先度キューに割り当てられ、適宜NOPコマンドを挟むことで流量制御とペーシングを実現した。評価実験により、リアルタイム要請の低いパケットの流量を制御可能なこと、リアルタイム要請の高いパケットの通信遅延、到達性が改善することを確認した。

本研究では、人間型ロボットの運動能力の改善に焦点を宛て、分散リアルタイム制御機構を対象とした新たな通信方式の実現を目的とする。本年度は、前年度までに実現したプロトタイプの改良と実システムへの適用、検証を研究計画に含む。対象とする制御機構では、リアルタイム要請の高い通信と低い通信が混在することを想定しているが、通信に使用するスイッチ接続によるEthernetではパケット消失が発生し、そのままでは実現が困難であった。本研究では、フィードバック制御に要求される通信が制御周期を守るためには、通信遅延のみが重要であること、解析で得られた流量一定以下でパケット消失が発生しないという特性に着目し、リアルタイムプロトコルに依らず、パケット流量を制御することでリアルタイム要請の高い通信とリアルタイム通信の低い通信を混在することができる通信方式を提案した。これによりアプリケーションはUDP/IP等の従来プロトコルが使用可能となる。NICの持つ優先度付きキューを利用することで、リアルタイム要請の高いパケットの即時送信を可能とした。また、リアルタイム要請の低いパケットは、低優先度キューに割り当てられ、適宜NOPコマンドを挟むことで流量制御とペーシングを実現した。評価実験により、リアルタイム要請の低いパケットの流量を制御可能なこと、リアルタイム要請の高いパケットの通信遅延、到達性が改善することを確認した。