[논문 리뷰] WebotsTM: Professional Mobile Robot Simulation

Olivier Michel|ArXiv.org|2004. 12. 11.

Multi-Agent Systems and Negotiation참고 문헌 6인용 수 119

한 줄 요약

이 논문은 Cyberbotics Ltd.와 EPFL의 협업으로 개발된 전문적인 이동 로봇 시뮬레이션 플랫폼인 WebotsTM을 제시한다. 이 플랫폼은 사용자 정의 가능한 모델링, 센서/액추에이터 통합, 그리고 실제 로봇으로의 원활한 코드 전환을 통해 이동 로봇의 빠른 프로토타이핑을 가능하게 한다. 주요 기여는 연구 및 산업 용도에 적합한 크로스플랫폼 배포를 지원하는 성숙하고 잘 문서화되며 지속적으로 유지 관리되는 시뮬레이션 환경을 제공한다는 데 있다.

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.

연구 동기 및 목표

• 이동 로봇 설계, 프로그래밍, 테스트를 위한 종합적이고 사용자 友好的인 시뮬레이션 환경을 제공하기 위해.
• 시뮬레이션에서 유저가 작성한 제어 프로그램을 다양한 상용 실물 이동 로봇으로 원활하게 전환할 수 있도록 하기 위해.
• 여러 대의 로봇이 공유 환경을 공유하는 복잡한 로봇 설정을 만들 수 있도록 지원하기 위해.
• 형상, 질량, 마찰 계수, 텍스처 등 로봇 성질의 광범위한 사용자 정의를 제공하기 위해.
• EPFL와의 협업과 지속적인 개발을 통해 장기적인 유지보수성과 산업적 활용 가능성을 확보하기 위해.

제안 방법

• WebotsTM는 사용자가 형상, 색상, 질감, 질량, 마찰 계수 등 사용자 정의 가능한 물리적 성질을 가진 로봇을 모델링할 수 있도록 한다.
• 소프트웨어는 로봇에 부착할 수 있는 사전 정의된 센서 및 액추에이터 라이브러리를 제공하여 현실적인 시뮬레이션을 가능하게 한다.
• 사용자는 외부 개발 환경을 사용하여 로봇을 프로그래밍하고 가상 환경에서 그 행동을 시뮬레이션할 수 있다.
• 시뮬레이션에서 작성된 제어 코드는 실물 로봇으로 직접 전환 가능하여 하드웨어 인 더 루프 테스트를 가능하게 한다.
• 여러 대의 로봇이 동일한 시뮬레이션 환경 내에서 공존하고 상호작용하는 다중 로봇 시나리오를 지원한다.
• WebotsTM는 견고하고 확장 가능한 아키텍처를 기반으로 하며, 7년 이상에 걸쳐 테스트 및 유지 관리되어 왔다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떻게 시뮬레이션 플랫폼이 최소한의 설정 오버헤드로 이동 로봇의 빠른 프로토타이핑을 지원할 수 있는가?
• RQ2 실제 세계에 구현 가능한 현실적인 로봇 행동 시뮬레이션과 실물 배포를 위해 필요한 정밀도와 설정 가능성 수준은 무엇인가?
• RQ3 어떻게 시뮬레이션 도구가 다양한 실물 로봇 플랫폼 간의 호환성과 코드 재사용성을 보장할 수 있는가?
• RQ4 로봇 시뮬레이션 도구의 장기적인 유지보수성과 산업적 도입을 가능하게 하는 아키텍처 및 설계 선택은 무엇인가?
• RQ5 단일 통합 프레임워크 내에서 다중 로봇 환경을 효과적으로 모델링하고 시뮬레이션할 수 있는 방법은 무엇인가?

주요 결과

• WebotsTM는 설계에서 실물 배포에 이르기까지 전체 라이프사이클 개발을 지원하는 완전하고 전문적인 수준의 시뮬레이션 환경을 성공적으로 제공한다.
• 플랫폼은 시뮬레이션에서 작성된 제어 프로그램을 실물 로봇으로 직접 전환할 수 있어 개발 시간을 단축시키고 코드 재사용성을 높인다.
• 공유 환경을 공유하는 복잡한 다중 로봇 시뮬레이션을 지원하여 로봇 간의 상호작용과 협업 연구가 가능하다.
• 물리적 및 시각적 특성까지 광범위한 로봇 성질의 사용자 정의는 시뮬레이션의 현실성과 유연성을 향상시킨다.
• EPFL와의 협업과 7년 이상의 지속적인 유지보수는 도구의 성숙도, 신뢰성, 광범위한 보급에 기여하였다.
• WebotsTM는 이제 Cyberbotics Ltd.의 주요 상업 제품이 되었으며, 이는 로봇 연구 및 산업 분야에서 그가 확립된 역할을 하고 있음을 시사한다.