الروبوتات محاكاة

يتم استخدام محاكي الروبوتات لإنشاء تطبيق للروبوت المادي دون الاعتماد على الجهاز الفعلي ، وبالتالي توفير التكلفة والوقت. في بعض الحالات ، يمكن نقل هذه التطبيقات إلى الروبوت الفعلي (أو إعادة بنائها) بدون تعديلات.

يمكن أن يشير المصطلح robotics simulator إلى عدة تطبيقات محاكاة مختلفة للروبوتات. على سبيل المثال ، في تطبيقات الروبوتات المتنقلة ، تسمح محاكيات الروبوتات القائمة على السلوك للمستخدمين بإنشاء عوالم بسيطة من الأجسام الصلبة ومصادر الضوء وبرمجة الروبوتات للتفاعل مع هذه العوالم. تسمح المحاكاة المستندة إلى السلوك بإجراءات أكثر حيوية في طبيعتها بالمقارنة مع المحاكيات الأكثر ثنائياً أو الحوسبية. بالإضافة إلى ذلك ، قد تتعلم المحاكيات القائمة على السلوك من الأخطاء وتكون قادرة على إثبات جودة المثابرة التجميلية.

واحد من أكثر التطبيقات شعبية لمحاكاة الروبوتات هو للنمذجة ثلاثية الأبعاد والتقديم لروبوت وبيئته. يحتوي هذا النوع من برامج الروبوتات على جهاز محاكاة هو روبوت افتراضي قادر على محاكاة حركة الروبوت الفعلي في غلاف عمل حقيقي. تستخدم بعض أجهزة محاكاة الروبوتات محركًا فيزيائيًا لتوليد حركة أكثر واقعية للروبوت. ينصح بشدة باستخدام محاكي الروبوتيات لتطوير برنامج التحكم في الروبوتات بغض النظر عما إذا كان الروبوت الحقيقي متاحًا أم لا. تسمح هذه المحاكاة بأن تكون برامج الروبوتات مكتوبة بشكل مريح ويمكن تصحيحها دون اتصال بالصيغة النهائية للبرنامج المختبرة على روبوت حقيقي. هذا يحمل في المقام الأول للتطبيقات الآلية الصناعية فقط ،

إجراءات الروبوت المستندة إلى الاستشعار أكثر صعوبة لمحاكاة و / أو برمجة خارج الخط ، لأن حركة الروبوت تعتمد على قراءات أجهزة الاستشعار الآنية في العالم الحقيقي.

ميزات
المحاكاة الحديثة تميل إلى توفير الميزات التالية:

نموذج سريع للروبوتات
باستخدام المحاكي الخاص كأداة إنشاء (Virtual Robot Experimentation Platform، Webots، R-Station، Marilou، 4DV-Sim).
استخدام الأدوات الخارجية.
محركات الفيزياء للحركات واقعية. تستخدم معظم أجهزة المحاكاة برنامج ODE (Gazebo، LpzRobots، Marilou، Webots) أو PhysX (Microsoft Robotics Studio، 4DV-Sim).
تقديم 3D واقعية. يمكن استخدام أدوات النمذجة ثلاثية الأبعاد القياسية أو أدوات الطرف الثالث لبناء البيئات.
هيئات الروبوت الديناميكية مع البرمجة النصية. C ، C ++ ، Perl ، Python ، Java ، URBI ، لغات MATLAB المستخدمة بواسطة Webots ، Python المستخدمة من قبل Gazebo.

المحاكيات من
بين أحدث التقنيات المتاحة اليوم للبرمجة ، تلك التي تستخدم المحاكاة الافتراضية. يمكن أن توفر المحاكاة باستخدام النماذج الافتراضية لبيئة العمل والروبوتات نفسها مزايا لكل من الشركة والمبرمج. باستخدام محاكاة ، يتم تقليل التكاليف ، ويمكن برمجة الروبوتات دون اتصال ، مما يلغي أي وقت توقف لخط التجميع. يمكن تصور إجراءات الروبوت وأجزاء التجميع في بيئة افتراضية ثلاثية الأبعاد قبل إنتاج النماذج الأولية. يعد كتابة التعليمات البرمجية لمحاكاة أسهل أيضًا من كتابة التعليمات البرمجية للروبوت المادي. في حين أن التحرك نحو محاكاة افتراضية للبرمجة الروبوتات هو خطوة إلى الأمام في تصميم واجهة المستخدم ، فإن العديد من هذه التطبيقات هي فقط في مهدها.

معلومات عامة

البرمجيات المطورون حالة التنمية رخصة محرك تقديم ثلاثي الأبعاد محرك الفيزياء 3D modeller المنصات المدعومة
الأكتين انرجيد تكنولوجيز نشيط امتلاكي برنامج OpenGL امتلاكي امتلاكي Windows و MacOS و Linux و RTLinux و VxWorks و RTOS-32 و RTX. (خطة QNX)
ARS RAL غير نشط BSD VTK ODE لا شيء Linux و MacOS و Windows
AUTOMAPPPS Convergent Information Technologies GmbH نشيط امتلاكي برنامج OpenGL غير معروف داخلي لينكس ، ويندوز
أكشاك المصدر المفتوح Robotics Foundation (OSRF) نشيط اباتشي 2.0 غول ODE / رصاصة / Simbody / DART داخلي لينكس
مورس المجتمع الأكاديمي نشيط BSD خلاط لعبة المحرك رصاصة الخلاط Linux، BSD *، macOS
OpenHRP AIST نشيط كسوف JAVA3D ODE / الداخلية داخلي لينكس ، ويندوز
RoboDK RoboDK نشيط امتلاكي برنامج OpenGL لا شيء داخلي Linux و MacOS و Windows و Android
SimSpark O. Obst et al. (+26) نشيط جنو جي بي إل (النسخة الثانية) داخلي ODE لا شيء Linux و MacOS و Windows
V-التشيك Coppelia Robotics نشيط الملكية / جنو جي بي إل داخلي ODE / رصاصة / دوامة / نيوتن داخلي Linux و MacOS و Windows
Webots Cyberbotics المحدودة نشيط امتلاكي امتلاكي امتلاكي(على أساس ODE) امتلاكي Linux و MacOS و Windows
4DV سيم 4D Virtualiz نشيط امتلاكي غول فسإكس داخلي لينكس
OpenRAVE مجتمع OpenRAVE نشيط GNU LGPL Coin3D / OpenSceneGraph ODE / رصاصة داخلي Linux و MacOS و Windows
البرمجيات المطورون حالة التنمية رخصة محرك تقديم ثلاثي الأبعاد محرك الفيزياء 3D modeller المنصات المدعومة

معلومات تقنية

البرمجيات لغة البرمجة الرئيسية دعم التنسيقات المدودية قابلى المد واجهات برمجة التطبيقات الخارجية دعم الروبوتات الوسيطة واجهة المستخدم الأساسية محاكاة بلا رأس
الأكتين C ++ SLDPRT، SLDASM، STEP، OBJ، STL، 3DS، Collada، VRML، URDF، XML، ECD، ECP، ECW، ECX، ECZ، المكونات الإضافية (C ++) ، API غير معروف ROS واجهة المستخدم الرسومية نعم (ActinRT)
ARS الثعبان غير معروف الثعبان غير معروف لا شيء غير معروف غير معروف
AUTOMAPPPS C ++ ، بايثون STEP ، IGES ، STL المكونات الإضافية (C) ، API XML ، C قابس كهرباء واجهة المستخدم الرسومية نعم فعلا
أكشاك C ++ SDF / URDF، OBJ، STL، Collada المكونات الإضافية (C ++) C ++ ROS ، لاعب ، مآخذ (رسائل protobuf) واجهة المستخدم الرسومية نعم فعلا
مورس الثعبان غير معروف الثعبان الثعبان المقابس ، YARP ، ROS ، Pocolibs ، MOOS سطر الأوامر نعم فعلا
OpenHRP C ++ VRML المكونات الإضافية (C ++) ، API C / C ++ ، Python ، Java OpenRTM-AIST واجهة المستخدم الرسومية غير معروف
RoboDK الثعبان STEP، IGES، STL، WRML المكونات الإضافية (C ++) ، API C / C ++ ، Python ، Matlab قابس كهرباء واجهة المستخدم الرسومية غير معروف
SimSpark C ++ ، روبي روبي المشهد الرسوم البيانية تعديل (C ++) الشبكة (sexpr) المقابس (sexpr) واجهة المستخدم الرسومية ، مآخذ غير معروف
V-التشيك LUA OBJ، STL، DXF، 3DS، Collada، URDF API ، الإضافات ، الإضافات C / C ++ ، Python ، Java ، Urbi ، Matlab / Octave المقابس ، ROS واجهة المستخدم الرسومية نعم فعلا
Webots C ++ WBT ، VRML ، X3D API ، PROTOs ، الإضافات (C / C ++) C، C ++، Python، Java، Matlab، ROS المقابس ، ROS ، NaoQI واجهة المستخدم الرسومية نعم فعلا
4DV سيم C ++ 3DS، OBJ، Mesh المكونات الإضافية (C ++) ، API FMI / FMU ، Matlab ROS ، مآخذ التوصيل ، واجهات التوصيل والتشغيل واجهة المستخدم الرسومية نعم فعلا
OpenRAVE C ++ ، بايثون XML ، VRML ، OBJ ، Collada المكونات الإضافية (C ++) ، API C / C ++ ، Python ، Matlab المقابس ، ROS ، YARP واجهة المستخدم الرسومية ، مآخذ نعم فعلا
البرمجيات لغة البرمجة الرئيسية دعم التنسيقات المدودية قابلى المد واجهات برمجة التطبيقات الخارجية دعم الوسيطة الروبوتية واجهة المستخدم الأساسية محاكاة بلا رأس

دعم البنية التحتية

البرمجيات القائمة البريدية وثائق API المنتدى العام / نظام المساعدة دليل الاستخدام قضية تعقب ويكي
الأكتين لا نعم فعلا لا نعم فعلا نعم (داخلي) لا
ARS غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف
AUTOMAPPPS نعم فعلا نعم فعلا لا نعم فعلا نعم فعلا لا
أكشاك نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا
مورس نعم فعلا نعم فعلا لا نعم فعلا نعم فعلا لا
OpenHRP نعم فعلا نعم فعلا لا نعم فعلا نعم فعلا لا
RoboDK نعم فعلا نعم فعلا لا نعم فعلا لا لا
SimSpark نعم فعلا نعم فعلا لا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا
V-التشيك لا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا غير معروف لا
Webots لا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا
4DV سيم نعم فعلا لا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا لا
OpenRAVE نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا
البرمجيات القائمة البريدية وثائق API المنتدى العام / نظام المساعدة دليل الاستخدام قضية تعقب ويكي

جودة الكود

البرمجيات مدقق رمز ثابت نمط مدقق نظام اختبار (ق) تغطية وظيفة الاختبار تغطية فرع الاختبار أسطر من التعليمات البرمجية خطوط التعليقات التكامل المستمر
الأكتين غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف جنكينز
ARS غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف
AUTOMAPPPS غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف
أكشاك cppcheck cpplint gtest و qtest 46.1٪ 34.3٪ 190.7k 60.45k جنكينز
مورس N / A pylint بيثون unittests غير معروف غير معروف 31.4k 9.0k جنكينز ، ترافيس
OpenHRP غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف
RoboDK غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف
SimSpark غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف
V-التشيك غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف
Webots غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف
4DV سيم غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف
OpenRAVE غير معروف غير معروف بيثون الأنف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف جنكينز
البرمجيات مدقق رمز ثابت نمط مدقق نظام اختبار (ق) تغطية وظيفة الاختبار تغطية فرع الاختبار أسطر من التعليمات البرمجية خطوط التعليقات التكامل المستمر

المميزات

البرمجيات كندي إلى الحركة تجنب الاصطدام الديناميكي منفذي النهايات النسبية البرمجة غير المباشرة في الوقت الحقيقي التحكم في التدفق من الأجهزة
الأكتين نعم (مسارات الأدوات) نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا
ARS غير معروف لا غير معروف لا لا
أكشاك غير معروف نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا
مورس غير معروف لا غير معروف لا لا
OpenHRP غير معروف لا غير معروف لا لا
RoboDK غير معروف لا غير معروف نعم فعلا لا
SimSpark غير معروف لا غير معروف لا لا
V-التشيك غير معروف لا غير معروف لا لا
Webots غير معروف نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا
4DV سيم غير معروف لا غير معروف لا لا
OpenRAVE غير معروف لا غير معروف لا لا
البرمجيات كندي إلى الحركة تجنب الاصطدام الديناميكي منفذي النهايات النسبية البرمجة غير المباشرة في الوقت الحقيقي التحكم في التدفق

عائلات الروبوتات

البرمجيات UGV (روبوت متحرك أرضي) الطائرات بدون طيار (الروبوتات الجوية) AUV (روبوتات تحت الماء) الأسلحة الروبوتية الأيدي الروبوتية (محاكاة الإمساك) روبوتات البشر الآلهة البشرية القائمة الكاملة
الأكتين نعم (يمكن أن يشمل المتلاعبين) نعم (يمكن أن يشمل المتلاعبين) نعم (يمكن أن يشمل المتلاعبين) نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا
ARS غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف
أكشاك نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا
مورس نعم فعلا نعم فعلا جزئي بعض لا لا نعم فعلا
OpenHRP نعم فعلا لا لا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا
RoboDK لا لا لا نعم فعلا لا لا لا
SimSpark نعم فعلا لا لا يمكن يمكن نعم فعلا لا
V-التشيك نعم فعلا نعم فعلا لا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا
Webots نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نماذج الروبوت الروبوت
4DV سيم نعم فعلا نعم فعلا لا نعم فعلا يمكن لا نعم فعلا
OpenRAVE نعم فعلا غير معروف غير معروف نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا
البرمجيات UGV (روبوت متحرك أرضي) الطائرات بدون طيار (الروبوتات الجوية) AUV (روبوتات تحت الماء) الأسلحة الروبوتية الأيدي الروبوتية (محاكاة الإمساك) روبوتات البشر الآلهة البشرية القائمة الكاملة

المحركات المدعومة

البرمجيات سلاسل الحركية العامة الحركة التي تسيطر عليها القوة القائمة الكاملة سلاسل الحركية الدائرية سلاسل زائدة عن الحاجة سلاسل الحركية المتشعبة
الأكتين نعم فعلا نعم فعلا قيود الحركة نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا
ARS غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف
أكشاك نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا
مورس نعم فعلا نعم فعلا مشغلات MORSE غير معروف غير معروف غير معروف
OpenHRP نعم فعلا نعم فعلا غير معروف غير معروف غير معروف
RoboDK غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف
SimSpark نعم فعلا لا SimSpark المؤثرات غير معروف غير معروف غير معروف
V-التشيك نعم فعلا نعم فعلا غير معروف غير معروف غير معروف
Webots نعم فعلا نعم فعلا مشغلات Webots نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا
4DV سيم نعم فعلا نعم فعلا غير معروف غير معروف غير معروف
OpenRAVE نعم فعلا نعم فعلا المفاصل ، المحركات الإضافية نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا
البرمجيات سلاسل الحركية العامة الحركة التي تسيطر عليها القوة القائمة الكاملة سلاسل الحركية الدائرية سلاسل زائدة عن الحاجة سلاسل الحركية المتشعبة

أجهزة الاستشعار المدعومة

البرمجيات اودومتري الحركة الإسلامية الأوزبكية تصادم GPS كاميرات أحادية كاميرات ستيريو الكاميرات العمق الكاميرات احادية الاتجاه الماسحات الضوئية ليزر 2D الماسحات الضوئية ليزر 3D القائمة الكاملة
الأكتين نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا غير معروف نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا
ARS غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف
AUTOMAPPPS غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا غير معروف نعم فعلا نعم فعلا
أكشاك نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا
مورس نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا غير معروف نعم فعلا غير معروف نعم فعلا نعم فعلا أجهزة الاستشعار MORSE
OpenHRP غير معروف نعم فعلا نعم فعلا غير معروف نعم فعلا غير معروف نعم فعلا غير معروف نعم فعلا نعم فعلا أجهزة الاستشعار OpenHRP
RoboDK غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف غير معروف
SimSpark نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا جزئي نعم فعلا جزئي غير معروف غير معروف لا لا SimSpark المدربين
V-التشيك غير معروف نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا غير معروف نعم فعلا نعم فعلا
Webots نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا أجهزة استشعار الويب
4DV سيم نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا
OpenRAVE نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا نعم فعلا غير معروف نعم فعلا نعم فعلا
البرمجيات اودومتري الحركة الإسلامية الأوزبكية تصادم GPS كاميرات أحادية كاميرات ستيريو الكاميرات العمق الكاميرات احادية الاتجاه الماسحات الضوئية ليزر 2D الماسحات الضوئية ليزر 3D القائمة الكاملة

المحاكيات الأخرى

محاكيات مفتوحة المصدر
breve: محاكي متعدد العوامل ثلاثي الأبعاد للعالم في بيثون.
EZPhysics: مزيج من فيزياء Ogre3D و ODE ، واجهة المستخدم الرسومية تعرض جميع بيانات كائنات ODE ، شبكة التحكم عن بعد مغلقة حلقة اختياريا عن طريق Matlab / Simulink.
Khepera Simulator محاكي ويندوز مفتوح المصدر للروبوت Khepera الذي يسبق ويبوتس.
Klamp’t: جهاز محاكاة أدخلت في عام 2013 متخصصة في الاتصال الثابت trimesh-trimesh. يدعم الحركة الأرجية والتلاعب.
LpzRobots: محاكي روبوت ثلاثي الأبعاد للفيزياء تم تطويره في جامعة لايبزيغ.
miniBloq: يحتوي برنامج برمجة هذا الروبوت على لوحات Arduino على جهاز محاكاة جديد.
Moby: مكتبة ديناميكية جامدة مكتوبة في C ++.
مجانية OpenSim محاكي للروبوتات مفصلية وعجلات مع مجموعة واسعة من الخصائص. توقّف التطوير الإضافي في عام 2006. إن
أدوات Robotics Toolbox لـ MATLAB هي برنامج مجاني يوفر وظائف لتمثيل وقفة (تحويلات متجانسة ، زوايا أويلر و RPY ، رباطات) ، روبوتات ذراع (كينماتيكا للأمام / معكوس ، ديناميكية ، محاكاة ، رسوم متحركة) وروبوتات متنقلة (التحكم والتوطين والتخطيط والرسوم المتحركة).
ARTE A Robotics Toolbox for Education (ARTE) هي أداة تعليمية مجانية تعتمد على Matlab. يوفر وظائف لتمثيل الموقف والتوجيه. كذلك ، يتضمن وظائف لمحاكاة الأسلحة الآلية (الكينماتيكا المباشرة / العكسية ، الديناميات ، تخطيط المسار وأكثر). يتضمن صندوق الأدوات مجموعة كبيرة من النماذج ثلاثية الابعاد التي يمكن مشاهدتها ومحاكاتها داخل خلية آلية.
Simbad 3d Robot Simulator Java based simulator
SimRobot: حزمة برامج محاكاة جهاز الروبوت وضعت في جامعة بريمن والمركز الألماني للأبحاث الذكاء الاصطناعي.
المرحلة: 2.5D محاكي غالبا ما تستخدم مع لاعب لتشكيل نظام لاعب / المرحلة. جزء من مشروع المشغل
STDR Simulator جهاز محاكاة متعدد البعدات 2D بسيطة ومرنة وقابلة للتحجيم للاستخدام داخل نظام تشغيل الروبوت.
UCHILSIM: جهاز محاكاة قائم على الفيزياء لآروبوت AIBO الذي تم تقديمه في RoboCup 2004.
UWSim: جهاز محاكاة لنظام Underwater لبحوث الروبوتات البحرية والتطوير الذي يتضمن أجهزة الاستشعار والمحاكاة الديناميكية والفيزيائية.

محاكيات مغلقة المصدر وملكية أي
Kode Marilou
ORCA-Sim: جهاز محاكاة روبوت ثلاثي الأبعاد (Windows) باستخدام محرك فيزياء Newton Game Dynamics.