生活支援ロボットの安全技術  Safety  Technologies  of  Personal  Care  Robots

（独）産業技術総合研究所  知能システム研究部門  

比留川博久  Hirohisa  Hirukawa  (AIST)  

0

概要

•  生活支援ロボットと安全性    Personal  care  robots  and  Safety  

•  NEDO生活支援ロボット実用化プロジェクト    NEDO  Personal  Care  Robots  Project  

•  生活支援ロボットソフトウェア開発の課題    SoDware  Development  for  Personal  Care  Robots  

1

生活支援ロボットー社会背景  Social  Background

2005年 2025年 増減

労働力人口1)

Laboring Persons6,770万人 6,300万人 ▲470万人

高齢者人口2)

Senior Persons 2,539万人 3,472万人 933万人

発生するギャップ 1,403万人

出典 1) 厚生労働省職業安定局推計(2002年7月) 2) 国立社会保障・人口問題研究所「日本の将来推計人口」（2002年1月）

2  

•  全世界における稼働台数は年々増加•  国内の産業用ロボットの稼働台数は全世界の３４％に相当（２００８年）•  日本の２００８年のロボット出荷額は約６，４９８億円

日本 34.3%

アジア･豪州

（日本除く）15.4%

米州地域

16.8%

欧州 33.2% その他 0.2%

138,457

447,711605,296

750,728

922,875994,005

1,035,674

0

200,000

400,000

600,000

800,000

1,000,000

1,200,000

1985年 1990年 1995年 2000年 2005年 2007年 2008年

台

出典：日本ロボット工業会 「マニピュレータロボットに関する企業実態調査」（2008）、IFR　SD  「World  RoboNcs  2009」  

全世界における稼働台数

出典：IFR  StaNsNcal  Department  「World  RoboNcs  2009」

世界の産業用ロボット稼働台数（2008年）

0  

2000  

4000  

6000  

8000  ロボット出荷額の推移

輸出

国内その他

電気・電子機械産業向け

1983年1978年 1988年 1993年 1998年 2003年 2009年

（億円）

出典：ロボット工業会

６，４９８億円（０８年）

産業用ロボット市場の現状 Survey  of  Industrial  Robots

3／25

次世代ロボット市場現状（2005年）  Survey  of  Next  General  Robots

•  全ロボット市場　７，６０１億円  – 生産現場    ７，３２８億円（９６．４％）  

•  産業用ロボット  ３，８９５億円（５１％）  – 溶接、フラットパネルディスプレイ搬送等  

•  自動機械    ３，４３３億円（４５％）  – ボンディングマシン、無人ローラ、AGV、部品実装、食品加工等  

– 次世代ロボット  　２７３億円（３．６％）  •  業務      　　２２９億円（３．０％）  

– 清掃、介護、点検、案内等  •  コンシューマ    　　　４３億円（０．６％）  

– 掃除機、ホビー、玩具、見守り等  

 出典：ロボット総合市場調査報告書（総合科学技術会議,2005年）4

3. 人間装着型ロボット 4. 搭乗型ロボット

2. 移動作業型ロボット

清掃ロボット 物流センター

搬送ロボット

1.  人間共存型産業用ロボット

2010年代に産業化が期待される次世代ロボット

5

Autonomous  Guided  Vehicles  New  Industrial  Robots

Powered  SUits Personal  Mobility

3. 人間装着型ロボット 4. 搭乗型ロボット

2. 移動作業型ロボット

清掃ロボット 物流センター

搬送ロボット

1. 人間共存型産業用ロボット

2010年代に産業化が期待される次世代ロボット

製造業空洞化の抑制                    

少子化への対応                    

高齢化社会への対応                

低炭素社会の実現                

6

7  

安全の問題による負の連鎖  NegaNve  Chain  caused  by  a  Safety  Problem  

消費者の

認知なし

低い

ロボット普及率

動作・利用

実績なし

安全性・信頼性

自信なし，責任とれず

家電・自動車メーカ

不参入

需要喚起

なし

サービスロボット市場  負の連鎖

8  

安全の責任分担の考え方Who  can  be  responsible  for  safety?

"   企業や国が，安全の全責任を負えるか？  販売  

製造物責任 信頼  （適合マーク）

規格適合性認証

責任分担構造

生産者  ロボットメーカー

一般消費者

認証機関  （第三者機関）

安全規格（ISO/IEC  →JIS）

EUなどは特に積極的に推進，TBT協定

生産者  ロボットメーカー

一般消費者

企業ブランドに頼る方法

信頼  （ブランド）

販売  責任

安全への  要求の増大

製品の安全性をどのように保証すべきか？  Who  should  guarantee  the  safety?

0   20   40   60   80   100  

パソコン

自動車

携帯電話

家庭用ゲーム機

洗浄機能付き便座

ドラム式洗濯機

家庭用ジューサーミキサー

電磁式調理台

マッサージチェア

エスカレーター

電動車いす

エレベーター

パーソナルモビリティ

自律作業ロボット

パワード・スーツ

ロボティック・ベッド

(%)メーカー・業界団体 消費者団体・利用者団体 中立的な専門機関

2.5

0

2.0

1.5

1.0

0.5

1.0 2.0 3.0 4.0

パソコン

携帯電話

自動車

エレベーター電動車いす  

エスカレーター  

家庭用ゲーム機  

マッサージチェア

電磁式調理台  ドラム式洗濯機  

洗浄機能付き便座  

ジューサーミキサー

リスクｰベネフィットのバランスによる製品の受容  Balances  between  Risks  and  Benefits

リスクとベネフィットの関係（全体）

家電製品

情報機器

自動車

自律作業ロボット

パワードスーツ  ロボテック・ヘッド  

産業技術総合研究所　「製品の安全性イメージに関する調査」（2010年11月実施）

多

（

指標値）

リスクの多さ（指標値）

パーソナルモビリティ  

次世代ロボットの本格普及に向けて（声明）  〜ロボットビジネス推進協議会〜  

2010年4月8日発表  1.  次世代ロボットの対人安全技術確立と基準・

検証手法整備の着実な推進  

2.  現場実証機会の拡大とロボット導入に向けた社会制度の見直しの推進  

3.  ユーザ支援を通じた、製品普及促進に向けた環境整備  

NEDO生活支援ロボット実用化プロジェクト  NEDO  Personal  Care  Robots  Project

（１）生活支援ロボットとして本格的普及が期待されるロボットを対象として、対人安全性基準、及び基準適合性評価手法を確立する。  

 （２）さらに、安全性基準を国際標準とするよう提案し、我が国

発基準及びロボットの海外市場への普及を図る。  

         ⇩  　　ロボットの安全に関する国際標準規格、関連する試験機関、

規格認証機関の整備を目指す  

12

ＮＥＤＯ

委託

協議プロジェクトリーダー(独)産業技術総合研究所  知能システム研究部門研究部門長　比留川博久

②安全技術を導入した移動作業型（操縦が中心）生活支援ロボットの開発

④安全技術を導入した人間装着　　　　　（密着）型生活支援ロボットの開発

指導

●パナソニック(株)●国立障害者リハビリテーションセンター

●CYBERDYNE(株)

●筑波大学

（Ａ）安全技術を導入した移乗・移動支援ロボットシステムの開発  

（Ａ）安全技術を導入した人間装着型　　生活支援ロボットスーツHALの開発

（Ｂ）安全技術を導入したリズム歩行アシストの開発

●（株）本田技術研究所③安全技術を導入した移動作業型（自律が中心）生活支援ロボットの開発

●綜合警備保障(株)●北陽電機(株)●三菱電機特機システム(株)

●富士重工業(株)

（Ａ）安全技術を導入した生活公共空間及びビルの移動作業型ロボットシステムの開発

（Ｂ）安全技術を導入した警備ロボットシステムの開発

（Ｃ）安全技術を導入した配送センター内高速ビークルシステムの開発

●（株）ダイフク

（Ｄ）安全技術を導入した配送センター内のフォーク型物流支援ロボットの開発

●（株）日立産機システム●（株）日立プラントテクノロジー

⑤安全技術を導入した搭乗型生活　　　　支援ロボットの開発

（Ｂ）安全要素部品群と安全設計に基づく搭乗型移動ロボットの開発

●アイシン精機(株)　●日本信号（株）

●オプテックス（株）　●（株）ヴィッツ

●千葉工業大学

●トヨタ自動車(株)

●(株)フォーリンクシステムズ

●国立長寿医療センター

（Ａ）搭乗型生活支援ロボットにおけるリスクアセスメントと安全機構の開発

（Ｃ）屋外移動支援機器における安全エンジニアリング技術の研究開発

●ＩＤＥＣ（株） ●大阪大学共同実施

①生活支援ロボットの安全性検証手法の研究開発

●(財)日本自動車研究所  

●(独)産業技術総合研究所

●(独)労働安全衛生総合研究所

●名古屋大学  

●(財)日本品質保証機構

●日本認証(株)

●(社)日本ロボット工業会

●(財)製造科学技術センター

赤字：ＦＹ２２末より新規参加

13／25

NEDOプロジェクト実施体制

3. 人間装着型ロボット 4. 搭乗型ロボット

2. 移動作業型ロボット

清掃ロボット 物流センター

搬送ロボット

1. 人間共存型産業用ロボット

2010年代に産業化が期待される次世代ロボット

14

プロジェクトに参画しているロボット

研究開発項目②　RoboNc  Bed  

ベッド、車いすが統合された  移乗・移動支援

安全技術を導入した移乗・移動支援ロボットシステムの開発●研究テーマ：

●委託先：パナソニック株式会社、国立リハビリテーションセンター

高齢者、要介護者に対して、自律／介護支援を可能にする移乗・移動支援ロボットシステムの実現

・操縦支援技術・安全変形／動作技術・ロボットシステム自己診断技術・ユーザビリティーの研究開発・安全環境センシング技術

・動的動作経路生成技術

課題

成果

15

研究開発項目③ ー１  Cleaning  Robot

清掃品質の向上、清掃単価の低減、人と共存した環境下における清掃

安全技術を導入した生活公共空間及びビルの掃除ロボットシステムの開発

●研究テーマ：

●委託先：

ロボットと人が共存する生活公共空間及びビルへのロボットシステムの導入を実現

・リスク低減技術

　安定走行技術、人・障害物回避技術、　

　自律走行技術、自己診断技術

　人とロボットが同乗するエレベータ自律乗降技術

・安全要素技術

　自己位置認識技術、環境地図生成技術等

課題

成果

オフィスビルの廊下、エレベータホール、事務所等や駅、空港等の公共生活空間における清掃が可能

富士重工業株式会社

16

研究開発項目③ ー２  Safe  Guarding  Robot

多数の人が存在する環境下の自律移動型ロボットの衝突リスク低減

安全技術を導入した警備ロボットの開発●研究テーマ：

●委託先：

自律的な判断に基づいて巡回監視や案内を行う警備ロボットの提供，昼間の巡回監視が実現

・リスクアセスメントによる本質安全設計の実施・人／障害物回避技術及び自律走行技術の開発　　静的物体、移動物体の回避技術・危険予防技術の開発　　注意喚起動作の検討

・小型軽量な安全測域センサの開発・姿勢安定化台車および冗長通信データバスの開発　　振動抑圧機構の提案と通信データバスの高速化

課題

成果

複合商業施設での昼間の巡回警備，案内業務が可能

綜合警備保障株式会社、北陽電機株式会社、三菱電機特機システム株式会社

17

研究開発項目④  Powered  Suit  

人に装着して人間の身体機能の拡張・増幅・支援を行うロボットの動作リスク低減および運用ルールの整備

安全技術を導入した人間装着型生活支援ロボットスーツHALの開発●研究テーマ：

●委託先：

高齢者，障害者に対して，上肢動作支援（食事支援、把持支援など）、下肢動作支援（立ち座り・歩行支援）、及び全身動作支援（重作業支援）の実現

・装着機能安定技術・制御技術・安全管理技術・自己診断技術・安全要素技術

課題

成果

高齢者，障害者の生活支援（上肢、下肢の動作支援）

CYBERDYNE株式会社，国立大学法人筑波大学

18

研究開発項目⑤    Personal  Mobility  

搭乗型ロボットの異常時における安全機能の確立

 搭乗型生活支援ロボットにおけるリスクアセスメントと安全機構の開発

●研究テーマ：

●委託先：

搭乗型ロボットに安全ソフトウエアを搭載し，医療現場でも使用できるロボットが実現

・リスクアセスメントによる安全設計の実施・高齢者の人体特性を加味した安全評価実験・異常時に確実にロボットを安全な状態で停止させるためのソフトウエアの開発

課題

成果

病院内での移動支援等

トヨタ自動車株式会社、国立長寿医療センター、株式会社フォー・リンク・システムズ

19

研究開発項目③    AGV  for  Logistics  

作業者と一般者*1)が共存する配送センタ内での高速な自動搬送作業

安全技術を導入した配送センタ内のフォーク型物流支援ロボットの開発

●研究テーマ：

●委託先：

作業者と一般者*1)が共存可能な搬送能力の高いフォーク型物流支援ロボットの実現

・リスクアセスメントに基づく安全設計

・３次元障害物検出技術の開発

・走行時・荷扱い時の対人安全制御技術の

開発

課題

成果

配送センタへの物流支援システムの展開

株式会社日立産機システム,  株式会社日立プラントテクノロジー

20*1)安全教育を受けていない配送業者や工場内事務員などの作業者以外の人

フォーク型物流支援ロボット

21

●研究テーマ：配送センター内高速ビークルシステムの安全技術開発

●委託先：株式会社ダイフク

固定設備にならないフレキシブルな高速ビークルで、作業者・フォークリフトが共存できる安全技術への提言（JIS,リスクアセスメントなど）それと共に配送センターの生産性の向上

大型配送センター（例えば建屋幅３５０ｍ×奥行き２００ｍ）内にて、高速ビークルの安全運行が可能

・エリア管理システムによる安全確保技術の開発

・エリアローカルシステムによる警報技術の開発

・高速ビークル本体での２００m/minからの危険回避技術の開発

・安全規格への提言

研究開発項目③    AGV  for  Logistics

課題

成果

人とフォークリフトが混在する大型配送センター内高速ビークルの安全方策が未確立

研究開発項目④    Walking  Assist  

生活の場で起きうる転倒などの異常発生時に適切に対応する安全技術の確立

安全技術を導入したリズム歩行アシストの開発●研究テーマ：

●委託先：

人の多様な動きに適切に応答する制御技術を搭載した、様々な環境で活用できる人装着型歩行アシストが実現

・人の多様な歩行状態に適切に

　応答する制御技術開発

・異常発生時に人に対して障害

　とならないための機構開発

課題

成果

株式会社本田技術研究所

22

許容リスク以下安全移動支援技術

研究開発項目⑤    Wheel  Chair  

搭乗型移動ロボットの生活空間内における許容リスク以下での移動の実現

安全要素部品群と安全設計に基づく搭乗型移動ロボットの開発●研究テーマ：

●委託先：

公道等の生活空間における許容リスク以下の移動を可能とする搭乗型移動ロボットの実現

・許容リスク以下安全移動支援技術　・生活空間内移動リスク算出アルゴリズム　・リスク低減速度算出アルゴリズム  ・安全要素モジュール群の開発  　・3次元レーザー測域センサ  　・距離画像カメラ  　・安全無線通信モジュール  ・IEC61508  SIL2準拠機能安全ソフトウェア開発プロセスに基づき構築（リスク低減速度算出ソフト、無線通信ソフト）

課題

成果

公道など人と共存する生活空間での移動支援  

アイシン精機株式会社、日本信号株式会社、オプテックス株式会社株式会社ヴィッツ、学校法人千葉工業大学

23

24

・安全機器技術　　安全センシング技術、　　安全無線通信技術等・安全システム設計技術　　機能安全システム化技術、

　　システムのリスクアセスメント技術・安全運用技術　　広域空間での安全システム運用技術、　　　安全マネジメント技術

研究開発項目⑤  Golf  Cart  

屋外で使用するゴルフカート等の屋外移動支援機器における誘導移動時のリスク低減

●研究テーマ：屋外移動支援機器における安全エンジニアリング技術の研究開発

●委託先：IDEC株式会社

課題

安全エンジニアリングによるゴルフカートやシニアカー等の屋外移動支援機器の安全性の確立

リスクアセスメント技術の普及浸透搭乗型生活支援ロボットの屋外利用拡大　

成果

安全エンジニアリング技術

安全機器技術 安全システム設計技術 安全運用技術

生活支援ロボットについて、対人安全技術・安全基準を確立し本格的な普及を図るとともに、国際標準を獲得することにより世界のマーケット確保も図る。

研究開発項目①    Safety  Assessment  

人に接近して使用される生活支援ロボットの対人安全性基準、及び基準適合性評価手法が確立されていない

●委託先：

（１）生活支援ロボットの対人安全性基準の確立          ●リスクアセスメント手法の開発  

　　・人体に対して与えうるリスクの程度・発生可能性等の要素分析  　　・そのリスクの低減目標の妥当性検証、リスク低減手段の最適化●機械・電気安全、機能安全等ロボットの安全性試験評価方法の開発

　　　　　・これらにより安全度水準の定量化、評価指標を確立    （２）生活支援ロボットの安全性基準に関する適合性評価手法の確立  

l 安全性基準を満たしているかどうかを評価する手法の開発    

財団法人日本自動車研究所，独立行政法人産業技術総合研究所，独立行政法人労働安全衛生総合研究所，国立大学法人名古屋大学，財団法人日本品質保証機構，社団法人日本ロボット工業会，財団法人製造科学技術センター

課題

成果

●研究テーマ：　生活支援ロボットの安全性検証手法の研究開発

25

生活支援ロボットの国際安全規格・安全性検証手法の確立

ISO  TC184/SC2/WG7で標準規格策定中

パッシブダミー障害物接近再現装置

生活支援ロボット安全検証センター

必要な試験をワンストップ  で実施可能な検証拠点

（医療向け)パーソナルケアロボットに関する　　　　検討グループ　(WG7/SG)

産業用ロボットとロボティック機器安全要求事項　WG3　（主査：米国）ISOTC184/SC2（TC184:産業オートメーション

システムとインテグレーション,SC2:ロボット)

用語WG1（主査：フランス）

ＯＭＧ：ＲＴ（ロボットテクノロジー）ミドルウェア

IEEE

議長：スウェーデン幹事：スウェーデン国内事務局：(社)日本ロボット工業会

RoSta

中国提案

（非医療向け）パーソナルケアロボットとロボティック機器安全要求事項策定ワーキンググループ　(WG7) (主査：英国)

各国規格

関連する国際的な標準化動向

次世代ロボット分野の国際標準化シナリオ

2007　2008　2009　　　　　2010　　　　　2011　　　　 2012　　2013　 2014　　

IECTC62（医用電気機器）

ジョイント会議（CARS07,09)

2013年策定予定

サービスロボットWG1（主査：韓国） 性能規格等検討

設計と運用に関する安全規格

目的

1.　FMEDAの手順の明確化・プロジェクトフォルダの順に作業実施することでFMEDA (Failure Modes, Effects and Diagnostic Analysis) ができる

2.　データ入力作業の削減・故障率、故障モードをデータベースから１クリックで設定

3.　信頼性データの蓄積・データベースへ故障率、故障モード、ストレス計算式を部品ごとに登録可能

4.　シミュレーション機能による検討時間短縮・目標SILの達成の方策を短期間で検討できる

28

ハードウェアの信頼性評価ソフトウェアの開発 (1/5)

簡単な手順でSIL値算出ができる  　  １．FMEDAによりPFD、PFHを自動計算　　  ２．プロジェクト形式のソフト  　　　開発案件ごとに必要情報をまとめられる　　　  ３．部品故障率をデータベース化  　　　標準化された故障率データが使用できる  ４．シミュレーション機能  　　　SIL値の変数を変化させることで目標SILを

達成するための課題点の明確化  　　

SIL計算の支援ソフトウェア

故障率  Date-‐base

FMEDA

設計CAD

部品表CSVファイル

クリックと簡単なキー操作

PFD,PFHからSILの算出

市販のMSアクセスを使用

ハードウェア評価ソフトの仕組み

プロジェクト形式画面

設計情報の利用

部品故障率データベース

29

画面に表示は実際のものとは異なります

ハードウェアの信頼性評価ソフトウェアの開発 (2/5)

機能１：データベース

部品の寿命（FIT値）を5度ごとに表示

　該当するデータがFMEDA表に転送される

部品の故障モードを表示

部品を選択した時、自動的にFMEDA表に追加される。

登録部品の一覧表

警告表示FMEDA表未達部の警告表示

画面表示は実際のものとは異なります

30

ハードウェアの信頼性評価ソフトウェアの開発 (3/5)

機能２：FMEDAの実施

FMEDA表への部品選択「種類」又は「型式」を指示するとデータベースより候補部品を表示する

FMEDAの故障率選択部品選択後、使用温度を指定する。自動的に、故障率、故障モードが、FMEDA表に挿入される。

画面表示は実際のものとは異なります

31

FMEDAのよって計算したSIL値は、グラフ表示される。

ハードウェアの信頼性評価ソフトウェアの開発 (4/5)

機能３：シミュレーション

何を変更すればSIL値達成できるか

SIL計算の変数SFF、DC、プルーフ時間、MTTR、ＭＲＴ、アーキテクチャを変更する

とPFD,PFHの値の変化がグラフによってわかる。SFFはマウスのスクロールボタンで連続的に変化できる。グラフは追従する。

シミュレーションで変化させる項目を指定する。SFF、DC、プルーフ時間、MTTR、ＭＲＴ、アーキテクチャが変更できる。

SIL未達成の時、次の一手が素早く検討できる

画面表示は実際のものとは異なります

32

ハードウェアの信頼性評価ソフトウェアの開発 (5/5)

ロボットソフトウェア開発の課題  Problems  of  Robot  SoDware  Development

•  研究開発から量産開発へ  – 研究段階では開発が属人的  – 組込み開発での品質確保手法の導入  – トレーサビリティの実現により関係性を把握  

•  機能安全プロセスに多大な工数がかかる  – ガイドラインの作成  – 開発ツールの整備  

開発ツールの整備  Development  Tools

•  IEC  61508機能安全プロセス    FuncNonal  Safety  Process  

•  開発プロセス支援ツール    Development  Tools  

•  IEC  61508  capable認証済ロボットミドルウェア    IEC  61508  capable  cerNficated  Robot  Middleware  

34

35

認証可能なロボット開発プロセスの実証研究

プロジェクト終了後の認証プロセスのイメージ

IEC61508機能安全のプロセス

•  V字モデル開発 •  全安全ライフサイクル

目標とするエレ・メカ開発プロセス  

論理設計開発

企画／設計 開発 シミュレーション 検査 展開

物理制御開発

調整 環境構築

・プロジェクト管理・変更管理

試作

・構成／版管理・ビルド管理

・リソース管理・コミュニケーション管理

妥当性確認

現場調整変更管理／成果物管理

実機テスト
（試作）

レポート

検査結果分析

ロボット設計

ライン設計

ロボット
シミュレーション

ライン
シミュレーション

要件定義書

制御
シミュレーション

レポート

現場検証

要件管理・変更管理・トレーサビリティ

テスト

コード生成／修正

プロトタイピング

・コード自動生成・コード修正の反映・テストケース生成

論理設計

MBD

論理シミュレーション

テスト管理 ・自動テスト・要求との連携・品質管理

モデルベース・ツールチェーンの実現例

論理設計開発

物理制御開発

妥当性確認

現場調整変更管理／成果物管理

実機テスト
（試作）

レポート

検査結果分析

ロボット設計

ライン設計

ロボット
シミュレーション

ライン
シミュレーション

要件定義書

制御
シミュレーション

レポート

現場検証

要件管理

テスト

コード生成／修正

プロトタイピング

論理設計

MBD

論理シミュレーション

テスト・管理

企画／設計 開発 シミュレーション 検査 展開 調整 環境構築 試作

SubVersion Trac EPM

39

MBD

論理シミュレーション

メカ協調設計

CATS資料から

40

設計時の品質確保 （状態遷移表）  

CATS資料から

ロボットは、基本シナリオ実行時に非同期に発生する事象（例外・異常）への対応が品質確保のカギをにぎる。　

基本シナリオ１ 基本シナリオ２

STM S1 S2 S3 S4

E1 S2 S2Action1 Action1

E2 S3 S4 S3Action2 Action3 AC tion4

E3 S3Action5

E4 S1Action6

S4S1 S2 S3

状態遷移表で  設計の抜け漏れ防止

41

検証時の品質確保 （エビデンス）  ロボット開発に適したデバッグ環境

モータ制御マイコン

・モデル上でリアルタイムに実機デバッグ／解析

・ログトレースから設計カバレッジを計算

・実機センサーログからモデルシミュレーション検証

RT-System Editor ZIPC-RT

構造モデル ふるまいモデル

CATS資料から

42

フィーチャー図（ユーザーレベル）

ZIPC Feature

コンテキスト図（動作環境の分析）

Enterprise Architect

ステートマシン図（ユースケースまとめ）

ZIPC

内部ブロック図（ハードウェア）

Enterprise Architect

内部ブロック図（ソフトウェア）

Enterprise Architect

状態遷移表（詳細設計レベル）

ZIPC

システムアーキテクチャ

設計

システム要求定義

ソフトウェア要求定義

ソフトウェアアーキテクチャ

設計

ソフトウェア詳細設計

ユースケースシナリオ（ユーザーレベル）

W ord

フィーチャー図（ソフトウェアレベル）

ZIPC Feature

ユースケースシナリオ（ソフトウェアレベル）

W ord

Semi-formal methodsC

D

E

F

Structured methods

Modular approach

Simulation/modeling

Impact analysis

Reverify changed software module

Reverify affected software module

Software configuration management

K

L

M

O

Computer-aided specification toolsA

B Computer-aided design tools

A A

B CB

A

D E F

B D E

CB F

変更管理構成管理

課題管理

O K L M

IEC 61508で定義されている手法

先行開発と量産開発をスムースにつなぐ  「設計図の設計図」 を作り、変更の影響を制御可能にする

CATS資料からモデルベースツールチェーンによる設計トレーサビリティ

43  

"  IEC61508 SIL3 Capableの製品認証を取得 "  ロボット用コンポーネント（RTC）とCPU負荷を均一化するフレームワークを提供 "  RTCの生存状況を監視する機能（Safety Function Library）を装備 "  GIOP / CDR準拠の軽量通信プロトコルを実装し、様々な

ネットワークプロトコルに対応

可能（Network Protocol） "  OpenRTM-aistと連携する機能を搭載（RTM Safety Bridge）

Camera  

Safe  Kernel（Partitioning  OS）

CORBA  

RTMSafety  

RTMSafety  Bridge  

OpenRTM  -‐aist  

Non-‐Safety  Partition  

Application  /  Safety  RT-‐Component  

Obstacle  Information  

Control  Component  

Life  State  Monitor  

RTMSafety  

コンポーネントフレームワーク

安全機能ライブラリ

ネットワークライブラリ

RT-‐Component  

Manipulator  Component  

Control  Board  Manipulator  

Relay  Unit  

Safety  Partition  

UDP/CDR  

Camera  Component  

Emergency  Stop   Control  

RTMSafety  （株式会社セック）世界初の安全コンセプトをもつロボット用ミドルウェア

44  

RTC   RTC   RTC  

CommunicaNon  middleware  

CerNfied  real-‐Nme  OS  

   Lightweight  RT-‐Middleware  

LwRTC  LwRTC  LwRTC  

CommunicaNon  middleware  

安全関連系(要認証)

非安全関連系

RTC   RTC   RTC  

CommunicaNon  middleware  

CerNfied  real-‐Nme  OS  

   Lightweight  RT-‐Middleware  

LwRTC  LwRTC  LwRTC  

CommunicaNon  middleware  

安全関連系(要認証)

非安全関連系

エラーが  伝搬しない

エラーが  伝搬しにくい

通常の RTC

高信頼 RTC

動的 システム

静的 システム

RTMSafetyの構成とメリット

45  

機能安全対応センサ

HARDWARE  

OS  

MIDDLEWARE  コンポーネントフレームワーク

安全機能ライブラリ ネットワーク抽象化層

APPLICATION  故障監視  アプリケーション 機能安全対応RTコンポーネント群

OS抽象化層

セーフティカーネル故障検出機能

デバイスドライバ

電源マニピュレータ CPU  

ミドルウェア層まで機能安全に対応していると･･･

• 汎⽤用的なアプリケーションフレームワークや共通の安全機能を利利⽤用することで開発効率率率の向上が⾒見見込める• 新規開発部分を少なくすることで、安全の積み上げが容易易になり、機能安全認証にかかるコストも低減できる

• 機能安全対応のRTコンポーネントを再利利⽤用することで開発を効率率率化

RTMSafetyの構成とメリット

まとめ  Summary•  生活支援ロボットの産業化に向けた大規模投資が行

われているが安全性の保証が課題  The  safety  is  one  of  the  boeles  prevenNng  personal  care  robots  accepted  by  the  society.  

•  NEDOプロジェクトで生活支援ロボットの安全に関する国際標準規格、試験技術、認証技術を整備  NEDO  project  has  been  promoted  to  establish  safety  standards,  tesNng  and  cerNficaNon  methodology.  

•  高信頼ソフトウェア開発技術が課題    We  have  to  find  how  dependable  soDware  can  be    developed  efficiently.  

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