WebRTCで動かす“テレイグジスタンス”ロボット

Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved.
慶応⼤学・SkyWayチーム共同研究事例紹介
WebRTCで動かす“テレイグジスタンス”ロボット
NTTコミュニケーションズ株式会社
技術開発部
Webコア Technical Unit
⼤津⾕亮祐、中蔵聡哉
2016年2⽉16⽇

⾃⼰紹介⼤津⾕亮祐
2
n 仕事
WebRTCプラットフォーム
“SkyWay” プロダクトオーナー
n コミュニティ
WebRTCをテーマにした
カンファレンス
“WebRTC Conference Japan” 幹事
n プライベート
神奈川県葉⼭町在住
趣味は海と畑

SkyWay
3
NTT Comが提供するWebRTCアプリ開発者向けプラットフォーム。
サーバAPIとSDKを提供し、WebRTCアプリの開発を容易に。

SkyWayの広がり
4
n 2013年12⽉5⽇にサービス開始
n 2016年2⽉現在、3700以上のアプリで利⽤

SkyWay Conference at 東京海上⽇動システムズ
多⼈数Web会議のサンプルアプリを社内に導⼊
5

SkyRTC by 妻⿃通信⼯業
ビデオチャットによるお問い合わせ機能を
Webサイトに埋め込めるSaaS
6
めんどり

Romoで⾒つける！⼦どもの表情 by ⽇本科学未来館
“おや？”っこひろばで遊ぶ⼦どもの様⼦を、
ロボットを使って離れた場所から⾒守るイベント
7
がっこ

V-Sido OS by アスラテック
⼈型ロボットを制御するOSの遠隔制御機能に採⽤
8
ぶしどう

BestieBox by NTTコミュニケーションズ
グループコミュニケーションアプリのビデオチャット機能に採⽤
9

gaccatz by ドコモgacco
300⼈のオンライングループワーク
10
がっかつがっこ

アースアイズ
家庭⽤防犯カメラ＆サービス
11

インスペクショングラス by NEXCOシステムズ
スマートグラスとビデオ通話で⾼速道路の点検作業を⽀援
12

13Copyright © NTT Communications Corporation. All right reserved.
慶応⼤学・SkyWayチーム共同研究事例紹介
WebRTCで動かす“テレイグジスタンス”ロボット

⾃⼰紹介
• NTTComのSkyWay開発チームにおいてR&Dを担当
• 現在は「新規ユースケースの発掘」を中⼼に担当
• 慶応⼤学メディアデザイン研究科博⼠課程1年⽣
Facebook: Toshiya.Nakakura
14

WebRTC/SkyWayのユースケース
• ヒト対ヒトのコミュニケーション
• ヒト対モノのコミュニケーション
• モノ対モノのコミュニケーション
15
§ ビデオチャット, ボイスチャット
§ コンタクトセンター
§ 遠隔授業・遠隔医療
§ 監視カメラ映像の取得
§ IoT機器の操作
§ センサデータ取得
§ AIによる操作
§ VPN

WebRTC/SkyWayのユースケース
• ヒト対モノ to ヒトのコミュニケーション
§ Robotics
§ テレイグジスタンス
Hi!
Toshi!
Hi!

Telexistence
17
(https://youtu.be/KoC1iTOmYTg)
東京⼤学舘研究室・稲⾒研究室・慶応⼤学南澤研究室と共同研究

インターネット上での実現に際しての課題
18
• 接続性の担保
FWによる通信遮断
NAT超えの疎通
• 操作性の担保
通信の遅延・ジッタ・パケットロス
を前提とした設計

19
• 接続性の担保
FWによる通信遮断
NAT超えの疎通
WebRTC/Skyway
による実現

20
• 操作性の担保
通信の遅延・ジッタ・パケットロス
を前提とした設計
現在継続検討中

実装の要件
21
カメラ映像の3D表⽰
• 両⽬映像の同期
• 映像の3次元加⼯
• HMDへの出⼒
⼈間の動きをマッピング
• HMDの動きを検出
• ロボットの操作
NW品質の影響を緩和
• 遅延の最⼩化
• ロス・ジッタの影響緩和

WebRTCを利⽤した実装
• Oculusのセンサーを取得してロボットを操作
• Unityを利⽤して両⽬の映像を3D描画
22
The Internet
Robot
Driver AppWebRTC
MediaStream
WebRTC
DataChannel
User
with Oculus
Video Inputs
(2 eyes)
Motion
Vision
Chrome
App
Camera
Driver App
Merged
Video
Robot
本⽇デモブースで展⽰を⾏っています

User Side
• まずはUser Sideの実装についてお話しします
23
The Internet
Robot
Driver AppWebRTC
MediaStream
WebRTC
DataChannel
User
with Oculus
Video Inputs
(2 eyes)
Motion
Vision
Chrome
App
Camera
Driver App
Merged
Video
Robot

要件との対応
24
• HMDへの出⼒

User Sideの実装
• 頭部⽅向の取得できるHMDとしてOculus Riftを利⽤
• Unityを⽤いた3次元表⽰
Note: UnityでのWebRTC実現にはSkyWayとCoherent UIを活⽤
(http://coherent-labs.com/product-coherent-ui/)
25

⽴体視の実現について
26
ロボットに両⽬をつけ、撮影
⼈間の両⽬で⾒た場合と⼀致するよう編集
• カメラの曲率修正
• 両⽬の間隔の補正
• Head Mount Displayでレンダリング
両⽬の映像を同期を取って転送

通信経路
• User Sideの要求に応えるための通信について説明します
27
The Internet
Robot
Driver AppWebRTC
MediaStream
WebRTC
DataChannel
User
with Oculus
Video Inputs
(2 eyes)
Motion
Vision
Chrome
App
Camera
Driver App
Merged
Video
Robot

要件との対応
28
• HMDへの出⼒

映像の同期
WebRTCのMediaTrackを利⽤した同期を検討
29
Media Stream
Audio Track
Video Trak
• WebRTCのMediaStreamの中には、複数のMedia Trackが存在
• これらのTracksは同期される(映像・⾳声ズレを防ぐため)

映像の同期
WebRTCのMediaTrackを利⽤した同期を検討
30
Media Stream
Audio Track
Video Trak(Right Eye)
• WebRTCのMediaStreamの中には、複数のMedia Trackが存在
• これらのTracksは同期される(映像・⾳声ズレを防ぐため)
これを活⽤し、右⽬と左⽬の映像を複数のVideo Trackとして
転送を試みた
Video Trak(Left Eye)

映像の同期
結果
• ローカルネットワークでは問題なく同期が⾏われた
• ロスが発⽣すると同期ズレが⽣じた
原因
• 同期はRTPのtimestampレベルで⾏われる
• 別々のTrackは別々のRTPパケットに乗る
• パケットロスは左右の⽬のトラックで均等には発⽣しない
• ロスしたパケットは(基本的に)再送されず、
ありもののパケットで描画を試みる
現状の通信仕様ではロバストな同期とは⾔いがたい
31

ネットワーク障害の影響
遅延
• 映像・操作信号ともに遅延
= 操作性の低下・操作者が船酔いする
• ネットワーク遅延は30ms程度まで許容範囲
(東京〜札幌間の遅延が25ms)
ロス
• 映像の同期ズレ・ブロックノイズ
• 操作信号の⽋損により、ロボットの動作がぎこちなくなる
• ロスは1%程度までが許容範囲では(無線LANで1%〜5%程度)
これらは現状のWebRTCの通信仕様では回避不能なため、
別⼿法での解決が必要
32

WebRTCを利⽤した実装
33
The Internet
Robot
Driver AppWebRTC
MediaStream
WebRTC
DataChannel
User
with Oculus
Video Inputs
(2 eyes)
Motion
Vision
Chrome
App
Camera
Driver App
Merged
Video
Robot

要件との対応
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• HMDへの出⼒

両⽬画像の結合
前述の通り、通信経路での同期担保が困難であったため、
送信前に結合を⾏った。
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Left Eye
Right Eye
DirectShow
Source Filter
シングルストリーム
として
getUserMedia
Media Stream

ロボットの操作
ロボットはSerial Portへバイナリストリームを流し込むと動く
通常のWebページからはUDPやシリアル通信が⾏えないため、
Chrome Appを作成して対応
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WebRTC
DataChannel
Robot Control
Application
UDPで操作信号を
転送
シリアルケーブル
へデータ送信
Chrome App

標準化活動へのフィードバック
W3C TPACにてユースケースの⼀例として
テレイグジスタンスを説明し、
必要な機能要件についてinput
WebRTC標準化メンバーから、
好意的なフィードバックを貰い継続検討中
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まとめ
• Telexistenceのようなシビアなユースケースであっても、
⼯夫次第でWebRTCでサポート可能
• テレカンファレンスに限らず、数多の領域で活⽤可能
• 標準化メンバーも好意的に話を聞いてくれるので、
⾃分の要求をフィードバックする価値は⼤きい
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