要約
ロボット システムは、通常、複数のセンサーとエフェクターを備えた複雑なサイバーフィジカル システム (CPS) です。
最近のシミュレーション手法により、デジタル ツイン (DT) コンセプトの実現が可能になります。
ただし、ロボット システム開発における DT の採用は次のとおりです。
開発中のテスト中のため、不明です。
システム開発中に、その部品はシミュレートされたモックアップから、実際のハードウェア上に展開されたソフトウェアを実行する物理的な部品へと進化します。
したがって、シミュレーション部品と物理部品の整合性を保証する設計ツールと柔軟な開発手順が必要です。
私たちは、さまざまなセットアップにおいて CPS のシミュレートされた部品と物理的な部品の間の統合を最大限に高めることを目指しています。
統合が向上すると、物理部分 (ハードウェアとソフトウェア) のシミュレーション ベースのテスト範囲が向上します。
私たちは、システム モデリング言語 (SysML) に基づくドメイン仕様言語 (DSL) を提案します。これを SPSysML (シミュレーション物理システム モデリング言語) と呼びます。
SPSysML は、少なくとも物理部分またはシミュレートされた部分で構成される CPS であるシミュレーション物理システム (SPSys) の分類を定義します。
特に、シミュレートされたものは DT になる可能性があります。
提案された要素を評価することにより、SPSys のシミュレーションと物理的な整合性を最大化できる SPSys 開発手順 (SPSysDP) を提案します。
SPSysDP は、INCARE プロジェクトの複雑なロボット システムの開発に使用されます。
SPSysDP の後続の反復では、システムのシミュレーション物理的完全性が最大化されます。
その結果、システム モデルはより少ないコンポーネントで構成され、システム コンポーネントの大部分がさまざまなシステム セットアップ間で共有されます。
一般的なフレームワークであるロボット オペレーティング システム (ROS) と Gazebo シミュレーターを使用してシステムを実装し、テストします。
SPSysML と SPSysDP を使用すると、SPSys (DT および CPS を含む) の設計、セットアップ内のシミュレーションと物理パーツ間の整合性を最大化するマルチセットアップ システム開発が可能になります。
要約(オリジナル)
Robotic systems are complex cyber-physical systems (CPS) commonly equipped with multiple sensors and effectors. Recent simulation methods enable the Digital Twin (DT) concept realisation. However, DT employment in robotic system development, e.g. in-development testing, is unclear. During the system development, its parts evolve from simulated mockups to physical parts which run software deployed on the actual hardware. Therefore, a design tool and a flexible development procedure ensuring the integrity of the simulated and physical parts are required. We aim to maximise the integration between a CPS’s simulated and physical parts in various setups. The better integration, the better simulation-based testing coverage of the physical part (hardware and software). We propose a Domain Specification Language (DSL) based on Systems Modeling Language (SysML) that we refer to as SPSysML (Simulation-Physical System Modeling Language). SPSysML defines the taxonomy of a Simulation-Physical System (SPSys), being a CPS consisting of at least a physical or simulated part. In particular, the simulated ones can be DTs. We propose a SPSys Development Procedure (SPSysDP) that enables the maximisation of the simulation-physical integrity of SPSys by evaluating the proposed factors. SPSysDP is used to develop a complex robotic system for the INCARE project. In subsequent iterations of SPSysDP, the simulation-physical integrity of the system is maximised. As a result, the system model consists of fewer components, and a greater fraction of the system components are shared between various system setups. We implement and test the system with popular frameworks, Robot Operating System (ROS) and Gazebo simulator. SPSysML with SPSysDP enables the design of SPSys (including DT and CPS), multi-setup system development featuring maximised integrity between simulation and physical parts in its setups.
arxiv情報
| 著者 | Wojciech Dudek,Narcis Miguel,Tomasz Winiarski |
| 発行日 | 2023-12-22 15:07:31+00:00 |
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