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양광웅 님 작성
Webots
Webots은 교육 목적으로 널리 사용되는 전문적인 로봇 시뮬레이터다. Webots 프로젝트는 1996년 시작되었는데, 스위스 로잔의 국립공과대학에 Oliver Michel 박사에 의해 처음 개발되었다.
Webots은 충돌을 검출하고 강체 동역학을 시뮬레이션 하기위해 ODE를 사용한다. ODE 라이브러리는 속도와, 관성, 마찰력과 같은 물체의 물리적 특성들을 정밀하게 시뮬레이션 하도록 한다.
배포 소프트웨어에는 많은 자유롭게 변경 가능한 로봇 모델들이 제공된다. 게다가, 시작부터 새로운 모델을 만들 수도 있다. 로봇 모델을 디자인 할 때, 사용자는 물체의 시각과 물리적 속성들을 기입한다. 시각적 속성들은 물체의 모양과, 치수, 위치, 방향, 색, 택스쳐를 포함한다. 물리적 송성들은 질량과, 마찰계수, 스프링 상수, 댐핑 상수들을 포함한다.
Webots은 로봇공학 실험에서 자주 사용되는 센서들과 액츄에이터들의 집합을 포함한다. 예를 들자면, 거리 센서, 광 센서, 접촉 센서, GPS, 가속도 센서, 카메라, 송신기와 수신기, 서보 모터(회전형 & 직선형), 위치와 힘 센서, LED, 그리퍼, 자이로와 콤파스 등이 있다.
로봇 제어 프로그램은 C, C++, Java, Python, MATLAB으로 작성될 수 있다. AIBO, Nao, E-puck 로봇 모델들은 URBI 언어로도 프로그램 될 수 있다.
Webots은 화면을 PNG 포멧으로 저장할 수 있고 시뮬레이션을 MPEG(Mac/Linux)나 AVI(Windows) 포멧으로 녹화할 수 있다. Webots 세계는 공통 사용이 가능한 VRML 언어에 기반한 형식인 .wbt 파일로 저장된다. Webots 세계나 물체를 VRML 포멧으로도 불러오거나 내보낼 수 있다. 다른 유용한 특징은 시뮬레이션이 실행중인 아무 때나 사용자가 상호작용이 가능하다. 예로, 마우스로 로봇이나 물체를 옮길 수 있다.
Webots은 여러 온라인 로봇 프로그래밍 컨테스트에서 이용되어왔다. Robotstadium 경연대회는 RoboCup 표준 플랫폼 연맹의 시뮬레이션 경기다. 이 시뮬레이션 경기에서 Nao로 구성된 두 팀이 정규 축구와 유사한 규정으로 축구를 한다. 로봇들은 시뮬레이션 되는 카메라와, 초음파, 압력 센서들을 사용한다. Rat’s Life 경연대회에서 두 시뮬레이션 되는 e-puck 로봇들을이 레고 지도에서 에너지 자원들을 차지하기 위해 경쟁한다. 매일 시합이 열리고 결과는 온라인 비디오로 볼 수 있다.
MRS
프랑스 anyKode사에 의해 개발된 Marilou Robotics Studio(MRS)는 물리법칙을 따르는 현실세계 조건에서 움직이는 로봇, 인간형로봇, 팔 관절과 병렬 로봇 운영을 위한 모델링, 시뮬레이션 환경이다. 연구와 교육, 취미가, 전문 개발자들을 대상으로 하고 있으며 시뮬레이션 로봇 개발에 필요한 다양한 종류의 센서와 액츄에이터를 제공한다.
로봇과 환경을 모델링 하기 위해 그래픽 사용자 인터페이스를 제공하고, 복잡한 조립과정을 계층화 하여 단순한 부품의 조합으로 더 복잡한 부품을 만들어 낸다.
모터, 서보 모터, 오도메터, 힘/토크 센서, 거리 센서(US, IR, Laser), Laser range finders, Lidar, 범퍼, 실린더, 공압, 카메라, 파노라마 구형 카메라, GPS, 가속도계/자이로가 제공되어 바로 사용가능하다.
윈도우와 리눅스 하에서 다양한 언어(C/C++, VB#, J#, C#, C++ CLI and URBI)를 사용한 로봇 프로그래밍 하고, Matlab, Java, Intempora RT-Maps과의 호환성을 가진다.
MSRDS
Microsoft Robotics Developer Studio (Microsoft RDS, MRDS)는 로봇을 제어하고 시뮬레이션 하는 윈도우 기반의 환경이다. 학교 교육, 취미가, 상용 개발자들을 대상으로 하고 있으며 로봇 하드웨어의 다양한 종류들을 다루고 있다.
MSRDS는 CCR (Concurrency and Coordination Runtime)과 DSS (Decentralized Software Services)의 두 요소로 이루어진 서비스 기반의 런타임을 포함한다. CCR은 비동기 작업 관리와 동시성 처리 및 병렬처리 하드웨어와 부분적 실패 처리를 손쉽게 하는 서비스 기반 라이브러리다. DSS는 기존의 웹기반 아키텍처와 여러 웹서비스 아키텍쳐의 주요 요소를 결합한 가벼운 서비스 기반 어플리케이션 모델이다.
MSRDS는 Ageia사의 PhysX 물리엔진을 기반으로 하는 가상의 시뮬레이션 환경 제공과, 프로그램 개발과 디버깅을 위한 시각기반 프로그래밍 도구와 Visual Programming Language(VPL)를 제공, 시뮬레이션 로봇의 모터 제어와 센서(접촉, 범퍼, 레이저 거리, 칼라, 밝기, 초음파, IR, GPS, 방향, 위치, 카메라) 기능 제공, 전문 개발자를 위한 C#, VB.Net, Python 언어 사용, 다양한 예제코드 및 튜토리얼을 제공한다.
MSRS의 시뮬레이터는 실세계에서 로봇에 적용되는 중요한 요소들인 공간과 중력, 마찰, 탄성 계수, 모터와 센서 등의 기본적인 작용을 시뮬레이션 환경에서 구현한다.
SPL (Simulation Programming Language)은 스크립트 프로그램 툴로서, 단순한 스크립트 기반의 시
뮬레이션 개발 언어다.
Player/Stage/Gazebo
Player 프로젝트는 로봇 공학과 센서 시스템을 연구하기 위한 자유 소프트웨어를 만드는 것이다. 이 프로젝트는 Player 네트워크 서버와 Stage와 Gazebo 로봇 시뮬레이터로 구성된다. 정확한 통계는 아니지만, Player는 아마도 연구와 교육 분야에서 가장 많이 사용되는 로봇 인터페이스다. 대부분의 주요 지능로봇 저널과 컨퍼런스는 정기적으로 Player와, Stage, Gazebo를 사용하여 실제와 모의 로봇 실험을 한 논문들을 게재한다.
이 프로젝트는 Linux, Mac OS X, Solaris, BSD 변종들과 같은 POSIX 호환 운영체계에서 동작한다; 마이크로소프트 윈도우로의 이식도 계획되어 있다. 이 프로젝트는 2000년 로스엔젤레스의 캘리포니아대학에서 Brian Gerkey와, Richard Vaughan, Andrew Howard에 의해 시작되었고, 로봇공학 연구와 교육에 넓게 사용되고 있다. GNU FDL(Free Documentation License)에 따른 문서들과 함께 GNU GPL(General Public License) 조건하에 소프트웨어를 공개한다.
Stage 시뮬레이터는 2차원 비트맵 환경에서 이동 로봇과, 센서, 물체들을 시뮬레이션 한다. 그래서 적은 컴퓨터 자원을 소모하면서 많은 수의 로봇들을 시뮬레이션 할 수 있다.
Gazebo는 Stage와 달리 3차원 공간에서 실외 환경을 위한 다중 로봇을 시뮬레이션 한다. 일반적인 로봇의 다양한 센서(초음파, 레이저 스캐너, GPS, IMU, 카메라 등)와 액츄에이터를 시뮬레이션 한다. Pinoeer2DX, Pioneer2AT, SegwayRMP와 같이 일반적으로 많이 사용되는 로봇 모델을 제공하며 사용자가 직접 로봇과 센서 모델을 추가할 수도 있다.
Recurdyn
RecurDynTM은 다물체 동역학을 기반으로 하여, Multi-Physics 솔루션을 지향하는 CAE 소프트웨어 이다. 가체∙유연체 다물체 동역학, 기구학 및 진동 해석과 제어 시스템 구성 및 해석을 할 수 있다.
모델 형상은 RecurDynTM에서 직접 그리는 방법과 범용 CAD에서 작업한 것을 Parasolid, STEP, ACIS, IGES의 파일로 외부의 형상을 가지고 올 수 있다. 물성치는 사용자가 직접 입력할 수 있는 방법과 library를 통하여 입력하는 방법이 있다. CoLink와 MATLAB/Simulink를 이용하여 제기를 설계하고 연동하여 시뮬레이션을 할 수 있다. Joint, Force, Contact에 대한 Toolkit을 이용하여 로봇의 관절과 로봇과 지면과의 접촉방법을 정의 할 수 있다. Marker를 이용하여 각 관절의 각도, 속도, 토크 등을 그래프로 볼 수 있다.
Robotics Lab
RoboticsLab은 모델링, 제어 프로그래밍, 시뮬레이션에 이르는 로봇 동역학 시뮬레이션의 전 과정을 지원한다. ㈜시뮬레이션연구소는 2004년 휴머노이드 동역학 시뮬레이터 개발을 시작으로 2006년 SimStudio를 개발함으로 RoboticsLab의 전 단계 버전을 상용화 하였다.
로봇 및 환경을 편집하기 위해서는 rBuilder를 이용한다. rBuilder는 GUI 기반의 전용 모델링 도구로 시스템의 동적 속성 및 충돌 속성, 이벤트 등의 편집이 용이하며 SolidWorks 등의 3D CAD 도구와 연동된다. 제어 및 물리 시뮬레이션을 위해서는 C++ 사용자를 위한 SDK(Software Development Kit)이 제공된다. 또 시뮬레이션 결과는 rPlayer를 이용하여 3D 화면으로 실시간 확인 가능하다. 이 외 햅틱 장치를 이용한 실시간 상호작용이 가능하며, 실시간 OS와 쉽게 연동되어 실시간 제어가 필요한 실제 로봇의 제어를 위한 소프트웨어 프레임워크로도 사용 가능하다.
The technology breakthrough is that we have been able to improve on all aspects of the system, while substantially reducing the overall size. The size we had in mind is such that it can be integrated in today’s small consumer devices, such as tablets and smart phones. On top of reducing the size, we worked on every aspect of the Carmine 1.08 reference design and improved it. Starting with the System on Chip, which is the brain of the system, which uses improved and more powerful algorithms, board components and design, optics, every component is improved.
