ネットワークロボットのための高信頼・セキュアな情報通信基盤の確立

• 研究概要

  将来のIoT社会では、介護ロボットや医療ロボット等、多種多様なロボットが相互に連携し様々なイノベーションや付加価値を創出することで、社会的課題が解決されることが期待されている。そのためには、様々な要求条件を満たす「ネットワークロボットのリアルタイム制御」を実現するための技術基盤の創出が要求される。具体的には、農業、家庭、工場、オフィス、商業施設、災害時等の様々な場面においてビックデータや人工知能等と連携し、無線通信ネットワークを通じて低遅延でセキュアにネットワークロボットを制御することが求められる。ネットワークロボットのリアルタイム制御には、センサー情報の収集と制御信号などの多様な無線通信複数リンクを安定し、かつ低遅延で通信を実現する必要がある。また、セキュリティを確保するためには、計算量の高いがセキュアな暗号は望ましくなく、低計算量でセキュリティを確保する技術が必須であり、これらをネットワークロボットシステムに組み込むことが求められる。
  本研究課題に対し、我々は１）無線通信：「複数経路における高速・低遅延無線通信」、２）セキュリティ：「低計算量でのセキュアな通信」、３）ロボティクス：「複数ロボットのリアルタイム制御」と異なる研究分野の専門家間で連携しながら取り組む。異なる分野(無線通信、セキュリティ、ロボティクス)の日本及び海外の研究者が有機的に連携して本研究課題に取り組むことで、それぞれの研究分野の促進と新たな複合研究領域の創出が期待できる。

  

• 研究目的

  農業における植物工場におけるネットワーク経由での複数ロボット制御を具体的なターゲットとする。各研究分野の技術課題に独立に取り組むだけでは限界がある。そこで、無線・セキュリティ・ロボットの研究者らがそれぞれの技術をどのように連携・組み合わせることで適切なネットワークロボットシステムが実現できるかを明らかにする。また、低遅延、セキュリティ、そして植物工場におけるネットワークロボット制御での要求条件をバランスよく達成するため、ビックデータとAI技術を各技術と要求条件の潤滑油として活用する。
  ネットワークロボットは無線通信、セキュリティ、ロボティクスという異なる分野が融合することで実現可能であるが、実際にその融合を試みた研究組織は世界的にも多くは無い。本研究チームは、各分野の異分野の研究者が国際的に共同研究に取り組み、理論的な検討だけでなく実際にデモンストレーションを目指し、これまでには例の無いネットワーク経由での高信頼かつセキュアなロボット制御システムの開発と、農業をターゲットとしたデモンストレーションを目指す。これにより、ロボット、IoTデバイス、ビックデータ、AIサーバ等を備えたネットワークロボットシステムの設計指針と開発手順を明らかにすることが出来る。

  

• 研究計画

  3つの研究分野から本研究課題に取り組むために、無線通信チーム(梅林准教授・Dr. Antti Tölli・Dr. Janne Lehtomäki)・セキュリティチーム(渡辺准教授・Dr. Himanshu Tyagi)・ロボットチーム(水内准教授・Dr. Guilio Sandini)の3つのチームに分かれて本研究課題に取り組む。1年目は、チーム間の融合の準備、2年目は、計算機シミュレーション上での融合、そして最終年度は実機デモンストレーション上での融合を目指す。

  【2019年度】
  年度初めににSkype等を活用した電話会議により、全メンバーで問題と問題解決アプローチの共有を行う。その後、チーム単位でネットワークロボットシステム実現のための課題設定、研究アプローチ、チーム間連携方法を模索し、秋に出来るだけ全メンバーの来日日程で議論を集中して重ねる。また、シンポジウムを開催し、他の関連研究者との情報共有及び議論を行う。また、セキュリティチームは、国際共著本執筆にも取り組む。

  【2020年度】
  計算機シミュレーションベースでの検証のための準備を行うために、年度の初めに各チームで検証した内容を電話会議で共有し、ネットワークロボットの次年度のデモンストレーションを見据えたシミュレーションモデルの構築を行う。各チームの検討技術を計算機シミュレーション及びデモンストレーションへの実装方法を明らかにする。再度秋ごろに全メンバーで集まり、シンポジウムの開催と次年度のデモンストレーションに向けての準備のための議論を農工大で行う。
  
  【2021年度】
  年度初めの電話会議においてデモンストレーションの計画と各研究チームの課題を確認する。秋ごろには全メンバーで集まりデモンストレーションの最終確認・検証を行う。

  

その他の研究者

水内　郁夫　（工学研究院・教授）
渡辺　峻　（工学研究院・准教授）