産業機械群の協調運用のためのオープンプロトコル仕様 — Construction Domain Pack v0 をリファレンス実装として開発、将来 Agriculture / Mining / Forestry / Intralogistics ドメインへ拡張可能
CAP (Cooperative Agent Protocol) は、LLM ベースの Site Agent と産業機械の Machine Agent 間の 通信セマンティクスを定義する domain-agnostic なプロトコルです。Core (Manifest / WorkOrder / Heartbeat / Dialogue / Entity Descriptor / Safety Supervisor) は任意の重機・農機・鉱山機械等で利用可能で、 ドメイン固有の skill / zone / equipment 定義は Domain Pack として切り出されています。 v0.x のリファレンスドメインは Construction (建設重機) です。
設計原則:
- Transport-Neutral: gRPC / MQTT / WebSocket のいずれでも同じ意味論で運べる (ADR-002)
- Machine-Agnostic: OEM を問わず同じスキル API
- Safety-Independent: 安全インターロックは CAP の外側に独立系統として配置 (ADR-003)
- 3-Layer LLM Architecture (ADR-001 改訂):
- Layer [A] Site Agent — 大規模 LLM（戦略計画、タスク分解）
- Layer [B] Machine Agent — LLM/SLM（状況判断、advisory only）
- Layer [C] Safety Supervisor — deterministic 制御（LLM 非介在）
proto/cap/v0/
├── common.proto # 共通型 (enums, MessageHeader, Pose3D, etc.)
├── site_agent.proto # Site → Machine (WorkOrder, ModeCommand, Reservation)
├── machine_agent.proto # Machine → Site (Manifest, Heartbeat, WorkOrderAck)
├── events.proto # イベント (Progress, Fault, Handover, Safety, Reservation, Audit)
├── error.proto # 構造化エラー (CapError, ErrorDomain, 15+ エラーコード)
├── entity.proto # Entity Descriptors (EntityDescriptor, EntityManager)
├── dialogue.proto # エージェント対話 (SituationReport, LocalDecision, PlanProposal)
└── runtime.proto # CapFrame envelope + CapRuntimeService gRPC
| Message | Direction | Purpose |
|---|---|---|
CapabilityManifest |
Machine → Site | 接続時に機体のスキル・Entity Descriptor 記述を宣言 |
Heartbeat |
Machine → Site | 定期的な死活監視・状態報告 |
WorkOrder |
Site → Machine | スキルレベルのタスク指示 |
WorkOrderAck |
Machine → Site | タスクの受理/拒否/延期 |
ProgressEvent |
Machine → Site | タスク進捗の報告 |
HandoverEvent |
Machine → Site | 遠隔操作への切替要求 |
ModeCommand |
Site → Machine | 運転モード変更指示 |
ReservationRequest/Status |
Both | 共有リソースの予約・競合管理 |
AgentDialogue |
Both | エージェント間対話（状況報告、判断提案） |
EntityStateUpdate |
Machine → Site | Entity Descriptor 状態の動的更新 |
CapError |
Both | 構造化エラー応答 |
11 章の正式仕様書: docs/specification/
| 章 | 内容 |
|---|---|
| Ch01 | Scope — 適用範囲と限界 |
| Ch02 | Terms and Definitions |
| Ch03 | Architecture Overview — 3 層アーキテクチャ |
| Ch04 | Communication Model — transport profile, QoS |
| Ch05 | Protocol Flows — シーケンス図 |
| Ch06 | State Machines — TaskState, MachineMode, ReservationState, Handover, Dialogue |
| Ch07 | Message Reference — 全メッセージの詳細仕様 |
| Ch08 | Error Handling — エラーコード体系、リトライ |
| Ch09 | Security — mTLS, JWT, RBAC, STRIDE 脅威モデル |
| Ch10 | Conformance — Level 1 (Core) / Level 2 (Coordination) / Level 3 (Intelligence) |
| Ch11 | Implementation Guidelines |
全状態遷移が TLA+ で形式検証済み: formal/tla/
- TaskState: terminal absorbing, at most one active, eventual termination
- ReservationState: no double-grant, eventual decision
- MachineMode + Handover: SAFE_STOP reachability, timeout → SAFE_STOP
- CAPCoordination: multi-machine deadlock-free, no double-grant
検証結果: formal/tla/RESULTS.md
| ADR | 内容 |
|---|---|
| ADR-001 | 3 層 LLM アーキテクチャ（改訂版: Machine Agent にも LLM、advisory only） |
| ADR-002 | Transport-Neutral Semantics |
| ADR-003 | Safety Channel は独立系統 |
| ADR-004 | Entity Descriptor as machine and site object representation |
| ADR-005 | Agent Dialogue Protocol |
| ADR-006 | Security Architecture (mTLS, RBAC, STRIDE) |
| ADR-007 | Formal Verification with TLA+ |
make lint # Proto lint (requires buf CLI)
make gen # Generate code (Python, C++, TypeScript)
make breaking # Check breaking changes
make verify # TLA+ formal verification (requires Java + tla2tools.jar)- Safety Boundary — 安全境界の設計原則
- CAP vs MCP — MCP との比較と位置づけ
- Examples — サンプルペイロード
Apache License 2.0 — see LICENSE.