サービスとしてのロボット

ロボット・アズ・ア・サービスまたはロボティクス・アズ・ア・サービス（RaaS）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、検出と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通信を容易にします。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利用可能です。デバイスプロファイルfor Webサービス（DPWS）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の安全なWebサービスメッセージング、検出、説明、および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）、 ^[3]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）、[ ^4]コンポーネントが疎結合で動作するように設計され、コンテンツ指向プロトコルを通じてデータが共有される自律分散システム（ADS）のユニットと考えることができます。 ^{[5] [6]}

Robot as a Service (RaaS) という用語のより一般的な使用法は、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財務モデルとしてです。RaaS 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、元の製造元が物理的なロボット デバイスを所有し続け、そのマシンを資産として帳簿に載せ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、元の製造元が契約期間中、ロボットを更新して正常に動作するように維持する必要があります。予防保守のためのすべての部品と労働力も RaaS 契約に含まれています。元の製造元は、いつでも物理的なロボットを別の同等のマシンと交換できます。さらに、元の製造元は、Web 経由でリモート サービスを提供して、システムをリモートで監視、トリアージ、修復、または回復できます。RaaS の名前は、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。

組み込みシステムとロボットにサービス指向コンピューティングを適用するための初期設計と実装は、2006 年 2 月の第 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、ユニットには機能を実行するためのサービス、検出と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 ユニットとなるツールと機能を備えています。RaaS の概念に基づいて、Visual IoT/Robotics Programming Language Environment ( VIPLE ) が開発されました。

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、およびサービス 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展開したり、ロボットからサービスを削除したりできます。サービスは、このロボットで使用でき、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) を作成できます。
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して、ロボットに展開されているアプリケーションとサービスを検索して検出できます。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、クラスの階層に整理できます。

RaaS ユニットの主なコンポーネントと、展開される一般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、ワイヤレス 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 ワイヤレス ネットワーク経由で直接通信できます。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 インターフェイスWSDLまたは RESTful サービス全体の HTTP 経由で行われます。

RaaSのプロトタイプが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​​ュリティなどの信頼性は、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 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。これらの動作の違いは、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、またはエンド ユーザーの多様性に対処することです。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。

RaaSは、SOA、クラウドコンピューティング、IoT、CPS、ADSが使用されているあらゆる場所で使用できます。コンピュータサイエンス教育におけるアプリケーションの1つです。RaaSは既存のサービスを使用してワークフローレベルでさまざまなアプリケーションを作成し、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]}

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