ARDUINO用３Gシールド

今後の開発・製造・普及に向けて

2011年12月19日

３Gシールド・アライアンス事務局 高本孝頼

安価で、短期間で、技術ハードルを下げ（簡単）、中小企業でも試作・プロト版開発が容易に

３G通信機能とGPS機能などを備えた３Gシールド

高度で最先端の技術を「モノづくり教育」の世界に

３Gシールド・アライアンスが貢献する

もくじ １．M2Mとは

２．ARDUINO用3Gシールドとは

３．ARDUINO用3Gシールドの特長

４．ARUDINO用3Gシールドの可能性

５．ARDUINO用3GシールドとによるM2Mの可能性

６．３Gシールドの活用事例

７．３Gシールドの活用の可能性

８．3Gシールド ハードウェア仕様概要

９．3Gシールドの機能について

10．３Gシールドの展開

11 ．3Gシールド・アライアンスの貢献・メリット

12．３Gシールド・アライアンス構想

13．アライアンスの展開と今後の計画

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１．M2Mとは

これまでのモバイルがヒトが使うことで普及してきたが、今後は、装置や機器にモバイル機能を持たせ、ネットで通信しあう世界を実現。このことで、あらゆる分野にて利活用の可能性が広がる。

M2Mの定義

• 「人間の手によらず、機械や装置が広域ネットワークを介して通信する」ソリューション。（ノキア。ネット資料から：11/10/11）

• 「モノ（機械）とモノ（機械）の通信により、ユビキタスといわれる世界のインフラ的な役割に位置するコンセプト」（ＮＥＣ技報Vol.63 から）

• 「センサーや産業用設備などをネットワークで接続し、機器同士がデータを交換することで高度な制御を実現」（日経Webサイトから：11/7/25）

関連キーワード

• スマートグリッド（次世代送電網）、スマートデバイス、スマートオブジェクト、M2Mクラウド、ユビキタス、ワイヤレス・センサ・ネットワークなど

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２．ARDUINO用3Gシールドとは

Arduinoとは

• 2005年にイタリアの大学教授らによって廉価で高機能な教育ボードとして開発販売。欧州や米国で広く利用されるようになる。

• オープンハードウェアとし、多くのクローンやシールド（拡張ボード）が販売されるようになる

• 最近になって、企業も短期間で低コストのプロトタイプ版の開発が可能として利用※1

※１ Arduinoチームにより、2011年9月15日のオープンハードウェアサミット2011の基調講演で発表

Arduino用3Gシールドとは

• Arduino用の拡張ボードとして、３G通信機能やGPS機能・加速度センサなどを持つ３G M2Mモジュールを載せたシールドのボードのこと※2

• Arduino用３Gシールドを利用することで、M2Mの世界の実現化が容易になり、応用分野も環境・エコ・エネルギー・医療・介護・防犯・防災・農業・漁業・観光・娯楽・地域など多くの展開が可能に

※2 Arduinoのボードにレゴブロックと同じような感覚で拡張できるボードのことをシールドと呼ぶ

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３．ARDUINO用3Gシールドの特長

Arduinoの特長

• 電気/電子専門外の人たちもArduinoを使いこなすことが容易

（多くの事例やサンプルがWebサイトや出版物で紹介）

• 安価な各種センサ（拡張ボード：シールド）のデータ取得が容易

• 各種センサのシールドは多種に渡って安価で販売

• 試作品やプロトタイプ版の開発では利用実績が増大

• ハードウェアの知識が無くても情報技術だけで試作開発が容易

• オープンハードウェアであり、無料の技術情報の公開も多い

• クローンなどの開発も容易で、試作品から本開発への移行も容易

３Gシールドの特長

• Arduinoとボード連結が容易（レゴブロック風）

• Arduinoとはデータ連携（送受信）が容易

• ３G通信機能、GPS機能、3軸加速度センサなどを持つ

• 開発環境をWeb上で情報公開（予定）

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４．ARUDINO用3Gシールドの可能性

① GPS機能・加速度センサを持った３Gモジュールを持つ

② 広範囲（広域ワイヤレス）によるセンサ・ネットワーク技術が利用可能

③ しかも安価、短期間に試作が可能

④ 電子・電気専門外の技術者でもハードルが低い※

※ 欧米では、デザイナ系、機械系、情報系などで多く利用されはじめている

⑤ これで何ができるか？

• M2Mでセンサ・ネット・ワークの実現での試作が安価にできる

• クラウドによる各種センサデータを蓄積/送信/分析システム構築も容易

• データ・マイニングとの連携も可能（将来に価値を生むデータが収集可能）

• GPS機能を使って移動体（生き物や車・飛行機など）、山間部や近海でのセンサデータ取得が容易に

• 無人操作や無人観測などの操作も実現可能

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５．ARDUINO用3GシールドとによるM2Mの可能性

Arduinoは、すでに2005年からイタリア製の電子・電気向け教育ボードとして販売され、その販売の勢いは2011年になり大ブレーク。

欧米ではいち早くから大ブレーク。クローン製品やシールド製品まで合わせると大きな市場に拡大。新たに企業が試作・プロト版開発で利用するようになり、その勢いも増大傾向。

Arduinoのメリット １）電子・電気の高い専門知識は不要 ２）低コスト・短期間で試作・プロト開発容易 ３）多くの拡張シールド・ボードが入手可能 ４）多くの技術情報がネットで公開（無料）

Arduinoとは ３Gシールドとは M2Mの可能性

※参考： Open Hardware Summit 2011 / Arduinoチーム発表資料

３Gシールドとは、Arduinoと接続が容易な拡張ボードのことで、３G通信機能やGPS機能などを持ち、ワイヤレス センサ ネットワークを実現することが容易なツールとなる。

Arduino ボード

３Gシールド ボード

３G通信のモジュールとしてクアルコム製のIEMを利用し、簡易に３G通信とGPS機能との連携、さらに多種のセンサデータの取得なども可能。

３Gシールドの特徴 １）M2Mを実現する３G低価格製品 ２）3G通信・GPS機能・加速度センサ保持 ３）Arduino拡張シールドとの親和性保持 ４）３G準拠標準ATコマンド搭載 ５）多くの技術情報をネットで無料公開

３Gシールドのメリット １）低コストでの３G通信利用のプロト版開発 ２）多種センサとのワイヤレスデータ送信 ３）クラウドとの連携・制御

クラウド

DB 各種

サービス

センサ データ マイニング

自動走行 農機具

農機具の自動操縦や センサデータ取得し クラウド送信

無人制御ロボット

危険な環境下での 無人ロボット制御

・センサーネットワークの実現 ・クラウドによる各種サービス ・オーダによる各種システム構築

山間部監視

人が居ない山間部など自動追尾や自動観測ならびに計測データ転送

遠隔操作ロボット

遠隔地のデータ取得 による自動操作

遠隔操作監視

遠隔による監視操作や監視の自動追尾など

自動データ観測

橋梁などの振動データを常時自動観測しクラウドへ送信

近海監視

３G通信が入る範囲の近海で、自動監視・センサデータ取得

2011/11/22 Arduino3Gアライアンス作成

６．３Gシールドの活用事例

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-600.0

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200

Arduino＋ ３Gシールド

センサ類 LCD

スピーカ

モータ

バッテリ （太陽光電池含む）

制御・命令

観測・測定 監視

制御・命令 警報・監視 制御・命令

制御・命令

モバイル PC

家電など

クラウド・Webサーバ

データ蓄積・分析 データ観測・監視

３Gシールドの利用設置は、移動体（車・船・動物・人など）、バッテリが取れないエリア、山間部、田畑、近海など

移動体など

メール（SMSなど）

３G通信＋GPS機能活用 ３G通信＋GPS機能活用

ど

７．３Gシールドの活用の可能性

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トラクタ自動操縦 無人ヘリの自動操縦

橋梁の保守（監視）

電気発電量観測

防犯・監視

田畑・山林の環境観測

動物の体調観測 近海でのデータ観測 （放射能測定）

臨時の通行量測定

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８．3Gシールド ハードウェア仕様概要

■シールドのインターフェイス UART（３Vまたは５V） 電源 ５V

■外観 シャーシ・カバー（PCBおよび回路はむき出しにならない） SIMスロット UARTおよび電源のコネクトポイント

■３Gデータ通信（日本国内はWCDMA） UMTS（850/1900/2100MHz） GSM/GRPS/EDGE（850/900/1800/1900MHz）

■JATE / TELEC 技術基準適合(出荷までに取得） ■GPS （AGPS） ■３軸加速度センサー ■SIMスロット ■動作温度 −10°C から50°C (予定）

９．3Gシールドの機能について •3Gシールドが提供する機能

– ユーザに下記プリインストール機能を提供

機能概要 補足説明

時計の取得・設定機能

ネットワーク情報の設定機能 APN情報の設定

GPS機能 現在位置の取得

加速度センサ機能 加速度の計測機能

HTTPリクエスト機能 GETメソッドのみ提供予定

e-mail送信機能 SMTPメールのみ提供予定

SMS送受信機能 音声通話契約がある場合のみ利用可

バッテリ状態の取得機能

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Arduinoおよび３Gシールド教育展開

Aruduino ３Gシールド開発提供

M2M 用 ３Gシールド カスタマイズ

データ蓄積・分析 クラウド・サービス

資格・試験 マイスタ制度他

技術書・教科書 テキスト出版

コンテスト 競技会開催

協業企業 を巻き込む

ホビーユーザ を巻き込む

Arudino関係者 を巻き込む

教育機関 を巻き込む

ソーシアル ネットワーク活用

10．３Gシールドの展開 技術サイト 関係者

M2M 展開

コア技術

吸引力

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世の中は M2Mのコア技術 を欲している

３Gシールドが最適

1１. 3Gシールド・アライアンスの貢献・メリット

アライアンスの目的は

３Gシールドの普及への貢献

Arduino用 3Gシールドの技術の先行習得によって、試作・プロト版開発でのアドバンテージを持ち、競合他社との差別化を優位に進める

先行したテスト版・製品版の優位な入手およびその技術習得、さらに先行試作などが可能

戦略的な企業では、３Gシールド技術をベースに、新たなマーケット開拓や、新規顧客開拓、新規事業などの展開

アライアンスへの加入によって、異業種交流なども含め、オープンなコミュニティを実現し、相互間での技術運用も高めたモノづくり組織を立上げ、早期技術習得による立上げを支援

アドバンテージ 先行技術習得 先行開発体験 開発技術蓄積

３Gシールド テスト版早期入手

教育セミナー受講 （初級編・中級編）

アライアンス会議 （先端技術共有化）

相互技術運用会議 （相互支援）

アライアンス提供サービス

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技術支援サポート ほかWeb営業支援

アライアンス連携活動

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企業A 企業B 企業C 研究機関 教育機関 企業A 企業A

企業B 企業B

企業C 企業C

研究機関 研究機関

教育機関 教育機関

先行 テスト版 提供

先行試作 技術者 人材育成

1２．３Gシールド・アライアンス構想

幹事企業（ムトーエンジニアリング＋構造計画研究所ほか）

技術技術 サポート

アライアンスメンバー

戦略会議 技術会議 参加

提供側

受益側

提供側に

参加 参加 参加 参加 参加

Company

1３．アライアンスの展開と今後の計画 展 開

今後の計画

１月 ２月 ３月 ４月 ５月 6月 7月

テスト版 アライアンス

募集

製品版 アライアンス募集

（プロト版の開発など含む）

初級編 教育トレーニング 中級編トレーニング

▲12/19 ３Gシールド 発表セミナー 開発環境準備

事例紹介準備 Arduino3G.com （Web立上げ）

その他準備

教育向け 工業高校・高等専門学校

大学・大学院 専門学校・地域雇用教育

企業向け ソフトウェアSI企業

Webビジネス関連企業 製造メーカ 家電メーカ 住宅メーカ 建設業界

研究機関向け 農業関連 / 海洋関連

食品関連 / 医療保健関連など

市 場

教育トレーニング

展 開

３Gシールド販売

開発・コンサル

データ蓄積・分析・クラウド

技術情報・テキスト・出版

コンテスト・協議会

資格・試験制度

巻き込む対象者

教育機関を巻き込む

Arduino関係者を巻き込む

協業企業を巻き込む

ホビーユーザを巻き込む

チーム連携

2012年

本格 展開

製品製造配布開始（予定）

ソーシャルネットワーク

出版マスコミ関連

秋葉原・販売店

専門家・プロ技術者

ロボット技術者

試作・プロト開発者

M2Mを実現するArduino用 ３Gシールドの展開マップ

テスト版製造配布

問合せ先

arduino3ｇ＠gmail.com

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ご清聴ありがとうございました。