ロボットシミュレータ

実際の機械に依存せずに物理ロボットのアプリケーションを作成するために、ロボットシミュレータが使用され、コストと時間が節約されます。場合によっては、これらのアプリケーションを変更することなく、物理的なロボットに転送(または再構築)することができます。

ロボットシミュレータという用語は、いくつかの異なるロボットシミュレーションアプリケーションを指すことができます。例えば、移動ロボットアプリケーションでは、行動ベースのロボットシミュレータを使用して、剛体と光源のシンプルな世界を作成し、ロボットにこれらの世界と対話するようプログラムすることができます。ビヘイビアベースのシミュレーションでは、よりバイナリな、または計算の多いシミュレータと比較して、本質的により生物学的な動作が可能になります。さらに、行動ベースのシミュレータは間違いから「習得」し、擬人化された頑強さの威力を実証することができる。

ロボットシミュレータの最も一般的なアプリケーションの1つは、ロボットとその環境の3Dモデリングとレンダリングです。このタイプのロボットソフトウェアは、実際のロボットの動作を実際の作業エンベロープでエミュレートすることができる仮想ロボットであるシミュレータを有する。一部のロボットシミュレータでは、より現実的なロボットの動作生成のために物理エンジンを使用します。実際のロボットが利用できるかどうかにかかわらず、ロボット制御プログラムを開発するためのロボットシミュレータの使用を強く推奨します。シミュレータを使用すると、実際のロボットでテストされたプログラムの最終バージョンで、ロボットプログラムを簡単に書き留めてオフラインでデバッグすることができます。これは、主に産業用ロボット用途のみに適用され、

ロボット動作は現実世界の瞬間的なセンサ読み取り値に依存するため、センサベースのロボット動作は、シミュレートおよび/またはオフラインでプログラムすることがはるかに難しい。

特徴
現代のシミュレータは、以下の機能を提供する傾向があります。

高速ロボットプロトタイプ
作成ツール(Virtual Robot Experimentation Platform、Webots、R-Station、Marilou、4DV-Sim)として独自のシミュレータを使用します。
外部ツールを使用する。
現実的な動きのための物理エンジン。ほとんどのシミュレータは、ODE(Gazebo、LpzRobots、Marilou、Webots)またはPhysX(Microsoft Robotics Studio、4DV-Sim)を使用します。
現実的な3Dレンダリング。標準の3Dモデリングツールやサードパーティのツールを使用して環境を構築することができます。
スクリプティングを備えた動的なロボット本体。C、C ++、Perl、Python、Java、URBI、Webotsで使用されるMATLAB言語、Gazeboで使用されるPython

シミュレータ
今日、プログラミングで利用できる最新の技術の中には、仮想シミュレーションを使用するものがあります。作業環境の仮想モデルとロボット自体を使用したシミュレーションは、会社とプログラマーの両方に利点をもたらします。シミュレーションを使用することにより、コストが削減され、ロボットをオフラインでプログラムすることができ、組立ラインのダウンタイムをなくします。プロトタイプが作成される数か月前に、ロボットのアクションやアセンブリ部品を3次元の仮想環境で視覚化することができます。シミュレーションのためのコードを書くことは、物理的なロボットのコードを書くことよりも簡単です。プログラミングロボットの仮想シミュレーションへの移行はユーザーインターフェイス設計の一歩を踏み出すものですが、そのようなアプリケーションの多くは初期段階にとどまっています。

一般情報

ソフトウェア 開発者 開発状況 ライセンス 3Dレンダリングエンジン 物理エンジン 3Dモデラー サポートされているプラ​​ットフォーム
アクチン エネルギー効率の高い技術 アクティブ 独自の OpenGL 独自の 独自の Windows、macOS、Linux、RTLinux、VxWorks、RTOS-32、およびRTXをサポートします。(QNX計画)
ARS RAL 非アクティブ BSD VTK ODE 無し Linux、macOS、Windows
AUTOMAPPPS コンバージェントインフォメーションテクノロジーズGmbH アクティブ 独自の OpenGL 道の 内部 Linux、Windows
ガゼボ オープンソースロボット基金(OSRF) アクティブ Apache 2.0 ODE / Bullet / Simbody / DART 内部 Linux
MORSE 学術コミュニティ アクティブ BSD ブレンダーゲームエンジン 弾丸 ブレンダー Linux、BSD *、macOS
OpenHRP 産総研 アクティブ Eclipse Java3D ODE /内部 内部 Linux、Windows
RoboDK RoboDK アクティブ 独自の OpenGL 無し 内部 Linux、macOS、Windows、Android
SimSpark O. Obst et al。(+26) アクティブ GNU GPL(v2) 内部 ODE 無し Linux、macOS、Windows
V-Rep コッペリアロボット アクティブ 独自の/ GNU GPL 内部 ODE / Bullet / Vortex / Newton 内部 Linux、macOS、Windows
Webots Cyber​​botics Ltd. アクティブ 独自の 独自の 独自の(ODEに基づいて) 独自の Linux、macOS、Windows
4DV-Sim 4D Virtualiz アクティブ 独自の PhysX 内部 Linux
OpenRAVE OpenRAVEコミュニティ アクティブ GNU LGPL Coin3D / OpenSceneGraph ODE / Bullet 内部 Linux、macOS、Windows
ソフトウェア 開発者 開発状況 ライセンス 3Dレンダリングエンジン 物理エンジン 3Dモデラー サポートされているプラ​​ットフォーム

技術的な案内

ソフトウェア 主なプログラミング言語 フォーマットのサポート 拡張性 外部API ロボットミドルウェアのサポート 主要なユーザーインターフェイス ヘッドレスシミュレーション
アクチン C ++ VRML、URDF、XML、ECD、ECP、ECW、ECX、ECZ、SLD、 プラグイン(C ++)、API 道の ROS GUI はい(ActinRT)
ARS Python 道の Python 道の 無し 道の 道の
AUTOMAPPPS C ++、Python STEP、IGES、STL プラグイン(C)、API XML、C ソケット GUI はい
ガゼボ C ++ SDF / URDF、OBJ、STL、Collada プラグイン(C ++) C ++ ROS、Player、Sockets(メッセージを元に戻す) GUI はい
MORSE Python 道の Python Python ソケット、YARP、ROS、Pocolibs、MOOS コマンドライン はい
OpenHRP C ++ VRML プラグイン(C ++)、API C / C ++、Python、Java OpenRTM-aist GUI 道の
RoboDK Python STEP、IGES、STL、WRML プラグイン(C ++)、API C / C ++、Python、Matlab ソケット GUI 道の
SimSpark C ++、Ruby Rubyシーングラフ 改造(C ++) ネットワーク(sexpr) ソケット(sexpr) GUI、ソケット 道の
V-Rep LUA OBJ、STL、DXF、3DS、Collada、URDF API、アドオン、プラグイン C / C ++、Python、Java、Urbi、Matlab / Octave ソケット、ROS GUI はい
Webots C ++ WBT、VRML、X3D API、PROTO、プラグイン(C / C ++) C、C ++、Python、Java、Matlab、ROS ソケット、ROS、NaoQI GUI はい
4DV-Sim C ++ 3DS、OBJ、メッシュ プラグイン(C ++)、API FMI / FMU、Matlab ROS、ソケット、プラグ&プレイインターフェース GUI はい
OpenRAVE C ++、Python XML、VRML、OBJ、Collada プラグイン(C ++)、API C / C ++、Python、Matlab ソケット、ROS、YARP GUI、ソケット はい
ソフトウェア 主なプログラミング言語 フォーマットのサポート 拡張性 外部API ロボットミドルウェアのサポート 主要なユーザーインターフェイス ヘッドレスシミュレーション

インフラストラクチャのサポート

ソフトウェア メーリングリスト APIドキュメント 公開フォーラム/ヘルプシステム ユーザーマニュアル 課題トラッカー ウィキ
アクチン いいえ はい いいえ はい はい(内部) いいえ
ARS 道の 道の 道の 道の 道の 道の
AUTOMAPPPS はい はい いいえ はい はい いいえ
ガゼボ はい はい はい はい はい はい
MORSE はい はい いいえ はい はい いいえ
OpenHRP はい はい いいえ はい はい いいえ
RoboDK はい はい いいえ はい いいえ いいえ
SimSpark はい はい いいえ はい はい はい
V-Rep いいえ はい はい はい 道の いいえ
Webots いいえ はい はい はい はい はい
4DV-Sim はい いいえ はい はい はい いいえ
OpenRAVE はい はい はい はい はい はい
ソフトウェア メーリングリスト APIドキュメント 公開フォーラム/ヘルプシステム ユーザーマニュアル 課題トラッカー ウィキ

コード品質

ソフトウェア 静的コードチェッカー スタイルチェッカー 試験システム テスト機能カバレッジ ブランチカバレッジのテスト コード行 コメントの行 継続的インテグレーション
アクチン 道の 道の 道の 道の 道の 道の 道の ジェンキンス
ARS 道の 道の 道の 道の 道の 道の 道の 道の
AUTOMAPPPS 道の 道の 道の 道の 道の 道の 道の 道の
ガゼボ cppcheck cpplint gtestとqtest 46.1% 34.3% 190.7k 60.45k ジェンキンス
MORSE N / A パイリンツ Python unittests 道の 道の 31.4k 9.0k ジェンキンス、トラビス
OpenHRP 道の 道の 道の 道の 道の 道の 道の 道の
RoboDK 道の 道の 道の 道の 道の 道の 道の 道の
SimSpark 道の 道の 道の 道の 道の 道の 道の 道の
V-Rep 道の 道の 道の 道の 道の 道の 道の 道の
Webots 道の 道の 道の 道の 道の 道の 道の 道の
4DV-Sim 道の 道の 道の 道の 道の 道の 道の 道の
OpenRAVE 道の 道の Pythonの鼻 道の 道の 道の 道の ジェンキンス
ソフトウェア 静的コードチェッカー スタイルチェッカー 試験システム テスト機能カバレッジ ブランチカバレッジのテスト コード行 コメントの行 継続的インテグレーション

特徴

ソフトウェア CADからモーションまで 動的衝突回避 相対エンドエフェクタ オフラインプログラミング ハードウェアのリアルタイムストリーミング制御
アクチン はい(ツールパス) はい はい はい はい
ARS 道の いいえ 道の いいえ いいえ
ガゼボ 道の はい はい はい はい
MORSE 道の いいえ 道の いいえ いいえ
OpenHRP 道の いいえ 道の いいえ いいえ
RoboDK 道の いいえ 道の はい いいえ
SimSpark 道の いいえ 道の いいえ いいえ
V-Rep 道の いいえ 道の いいえ いいえ
Webots 道の はい はい はい はい
4DV-Sim 道の いいえ 道の いいえ いいえ
OpenRAVE 道の いいえ 道の いいえ いいえ
ソフトウェア CADからモーションまで 動的衝突回避 相対エンドエフェクタ オフラインプログラミング リアルタイムストリーミング制御

ロボットの家族

ソフトウェア UGV(地上移動ロボット) UAV(空中ロボット) AUV(水中ロボット) ロボットアーム ロボットハンド(シミュレーションの把握) ヒューマノイドロボット 人間のアバター 全リスト
アクチン はい(マニピュレータを含むことができます) はい(マニピュレータを含むことができます) はい(マニピュレータを含むことができます) はい はい はい はい
ARS 道の 道の 道の 道の 道の 道の 道の
ガゼボ はい はい はい はい はい はい はい
MORSE はい はい 部分 一部 いいえ いいえ はい
OpenHRP はい いいえ いいえ はい はい はい はい
RoboDK いいえ いいえ いいえ はい いいえ いいえ いいえ
SimSpark はい いいえ いいえ 多分 多分 はい いいえ
V-Rep はい はい いいえ はい はい はい はい
Webots はい はい はい はい はい はい はい Webotsロボットモデル
4DV-Sim はい はい いいえ はい 多分 いいえ はい
OpenRAVE はい 道の 道の はい はい はい はい
ソフトウェア UGV(地上移動ロボット) UAV(空中ロボット) AUV(水中ロボット) ロボットアーム ロボットハンド(シミュレーションの把握) ヒューマノイドロボット 人間のアバター 全リスト

サポートされているアクチュエータ

ソフトウェア 一般的なキネマティックチェーン 力制御運動 全リスト 円形キネマティックチェーン キネマティックに冗長なチェーン 二股運動学的鎖
アクチン はい はい 動きの制約 はい はい はい
ARS 道の 道の 道の 道の 道の
ガゼボ はい はい はい はい はい
MORSE はい はい モーリスアクチュエータ 道の 道の 道の
OpenHRP はい はい 道の 道の 道の
RoboDK 道の 道の 道の 道の 道の
SimSpark はい いいえ SimSparkエフェクタ 道の 道の 道の
V-Rep はい はい 道の 道の 道の
Webots はい はい Webotsアクチュエータ はい はい はい
4DV-Sim はい はい 道の 道の 道の
OpenRAVE はい はい ジョイント、余分なアクチュエータ はい はい はい
ソフトウェア 一般的なキネマティックチェーン 力制御運動 全リスト 円形キネマティックチェーン キネマティックに冗長なチェーン 二股運動学的鎖

サポートされているセンサー

ソフトウェア オドメトリ IMU 衝突 GPS 単眼カメラ ステレオカメラ デプスカメラ 無指向性カメラ 2Dレーザースキャナ 3Dレーザースキャナ 全リスト
アクチン はい はい はい 道の はい はい はい はい はい はい
ARS 道の 道の 道の 道の 道の 道の 道の 道の 道の 道の
AUTOMAPPPS 道の 道の 道の 道の はい はい はい 道の はい はい
ガゼボ はい はい はい はい はい はい はい はい はい はい
MORSE はい はい はい はい はい 道の はい 道の はい はい モンスセンサー
OpenHRP 道の はい はい 道の はい 道の はい 道の はい はい OpenHRPセンサー
RoboDK 道の 道の 道の 道の 道の 道の 道の 道の 道の 道の
SimSpark はい はい はい 部分 はい 部分 道の 道の いいえ いいえ SimSparkパーセプター
V-Rep 道の はい はい はい はい はい はい 道の はい はい
Webots はい はい はい はい はい はい はい はい はい はい Webotsセンサー
4DV-Sim はい はい はい はい はい はい はい はい はい はい
OpenRAVE はい はい はい はい はい はい はい 道の はい はい
ソフトウェア オドメトリ IMU 衝突 GPS 単眼カメラ ステレオカメラ デプスカメラ 無指向性カメラ 2Dレーザースキャナ 3Dレーザースキャナ 全リスト

他のシミュレータ

オープンソースシミュレータ
breve:Pythonでの3D世界のマルチエージェントシミュレータ
EZPhysics:Ogre3DとODE物理の組み合わせ、GUIはODEのすべてのオブジェクトデータ、Matlab / Simulinkを介した任意選択のネットワーク閉ループリモートコントロールを公開します。
Khepera Simulator Webotより前のKheperaロボット用のオープンソースWindowsシミュレータ。
Klamp’t:2013年に導入されたシミュレーターで、安定した三角形の接触を専門にしています。脚式の歩行と操作をサポートします。
LpzRobots:ライプツィヒ大学で開発された3D物理ロボットシミュレータ。
miniBloq:Arduinoボード用のこのロボットプログラミングソフトウェアは、新しいシミュレータを備えています。
Moby:C ++で書かれた剛体力学ライブラリ。
幅広い特性を持つ関節式および車輪付きロボット向けのOpenSim Simulator さらに、開発は2006年に停止した
(前方/逆運動学、力学、シミュレーション、アニメーション)と移動ロボットのロボットアーム、MATLAB用ロボティクスツールボックスは、ポーズ(均質変換、オイラーとRPY角、四元数)を表すための機能を提供フリーソフトウェアです(コントロール、ローカリゼーション、プランニング、アニメーション)。
ARTE教育用ロボットツールボックス(ARTE)は、Matlabに基づいたフリーソフトウェアの教育ツールです。位置と方向を表す関数を提供します。同様に、ロボットアームをシミュレートする機能(直接/逆運動学、ダイナミクス、経路計画など)も含まれています。ツールボックスには、ロボットセル内で表示およびシミュレートできる3Dロボットモデルの大きなセットが含まれています。
Simbad 3d Robot Simulator Javaベースのシミュレータ
SimRobot:ブレーメン大学とドイツ人工知能研究センターで開発されたロボットシミュレータソフトウェアパッケージです。
ステージ:プレーヤー/ステージシステムを形成するためにプレイヤーでよく使用される2.5Dシミュレーター。プレイヤープロジェクトの一部
STDR Simulator Robotオペレーティングシステム内で使用するための、シンプルでフレキシブルでスケーラブルな2Dマルチロボットシミュレータです。
UCHILSIM:RoboCup 2004で紹介されたAIBOロボットのための物理ベースのシミュレータ
。UWSim:センサ、ダイナミック、および物理シミュレーションを組み込んだ海洋ロボット研究開発のためのUnderWater SIMulator。

クローズドソースおよびプロプライエタリなシミュレータ
anyKode Marilou
ORCA-Sim:Newton Game Dynamics物理エンジンを使用した(Windows)3Dロボットシミュレータ。