[論文レビュー] WebotsTM: Professional Mobile Robot Simulation

Olivier Michel|ArXiv.org|Dec 11, 2004

Multi-Agent Systems and Negotiation参考文献 6被引用数 119

ひとこと要約

本論文では、EPFLと協力してCyberbotics Ltd.が開発したプロフェッショナルなモバイルロボットシミュレーションプラットフォームであるWebotsTMを紹介する。このプラットフォームは、カスタマイズ可能なモデリング、センサー/アクチュエータの統合、実機ロボットへのスムーズなコード移行を可能にすることで、モバイルロボットの迅速なプロトタイピングを可能にする。主な貢献は、研究および産業用途のためのクロスプラットフォームデプロイメントをサポートする成熟した、きめ細やかなドキュメンテーションと継続的なメンテナンスが施されたシミュレーション環境を提供することにある。

ABSTRACT

Cyberbotics Ltd. develops WebotsTM, a mobile robotics simulation software that provides you with a rapid prototyping environment for modelling, programming and simulating mobile robots. The provided robot libraries enable you to transfer your control programs to several commercially available real mobile robots. WebotsTM lets you define and modify a complete mobile robotics setup, even several different robots sharing the same environment. For each object, you can define a number of properties, such as shape, color, texture, mass, friction, etc. You can equip each robot with a large number of available sensors and actuators. You can program these robots using your favorite development environment, simulate them and optionally transfer the resulting programs onto your real robots. WebotsTM has been developed in collaboration with the Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne, thoroughly tested, well documented and continuously maintained for over 7 years. It is now the main commercial product available from Cyberbotics Ltd.

研究の動機と目的

• モバイルロボットの設計、プログラミング、テストを可能にする包括的で使いやすいシミュレーション環境を提供すること。
• シミュレーションから複数の商業的に利用可能な実際のモバイルロボットに制御プログラムをスムーズに移行できること。
• 複数のロボットが共有環境を共有するような複雑なロボット設定の構築を可能にすること。
• 形状、質量、摩擦、テクスチャを含むロボットのプロパティの広範なカスタマイズを提供すること。
• EPFLとの協力と継続的な開発を通じて、長期的な保守性と産業用途での実用性を確保すること。

提案手法

• WebotsTMは、形状、色、テクスチャ、質量、摩擦係数などのカスタマイズ可能な物理的特性を備えたロボットのモデリングを可能にする。
• ソフトウェアは、リアルなシミュレーションが可能なプリ定義されたセンサーおよびアクチュエータのライブラリを提供する。
• ユーザーは外部の開発環境を使用してロボットをプログラミングし、仮想環境でその挙動をシミュレートできる。
• シミュレーションで作成された制御コードを直接実機ロボットに移行でき、ハードウェアインザループテストが可能になる。
• 複数のロボットが同じシミュレーテッド環境内で共存し、相互に作用するマルチロボットシナリオをサポートする。
• WebotsTMは堅牢で拡張性のあるアーキテクチャに基づいて構築されており、7年以上にわたりテストおよびメンテナンスが行われている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どのようなシミュレーションプラットフォームが、最小限のセットアップオーバーヘッドでモバイルロボットの迅速なプロトタイピングを可能にするか？
• RQ2 リアルなロボット行動のシミュレーションと実世界へのデプロイメントを可能にするために、どの程度の忠実度と設定可能性が求められるか？
• RQ3 どのようなシミュレーションツールが、複数の実世界ロボットプラットフォーム間で互換性とコード再利用性を確保できるか？
• RQ4 どのようなアーキテクチャ的および設計的選択が、ロボティクスシミュレーションツールの長期的保守性と産業採用を可能にするか？
• RQ5 1つの統合フレームワーク内で、マルチロボット環境を効果的にモデリングおよびシミュレートするにはどうすればよいか？

主な発見

• WebotsTMは、設計から実世界へのデプロイメントまでをカバーする包括的でプロフェッショナルなシミュレーション環境を成功裏に提供しており、モバイルロボティクスのライフサイクル開発を支援する。
• プラットフォームは、シミュレーションから実機ロボットへの制御プログラムの直接移行を可能にし、開発時間を短縮するとともにコード再利用性を向上させる。
• 共有環境を持つ複雑なマルチロボットシミュレーションをサポートしており、ロボット間の相互作用や協調動作の研究が可能になる。
• 物理的および視覚的属性を含むロボットプロパティの広範なカスタマイズにより、シミュレーションの現実性と柔軟性が向上する。
• EPFLとの協力および7年以上にわたる継続的メンテナンスのおかげで、ツールの成熟度、信頼性、広範な採用が実現されている。
• WebotsTMは現在、Cyberbotics Ltd.の主要な商用製品となっており、ロボティクス研究および産業分野におけるその確立された役割を示している。