要約
ロボット システムは、一般に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) の概念を実現できます。
ただし、ロボットシステム開発における DT の採用。
開発中のテストは不明です。
システム開発中に、そのパーツ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に展開されたソフトウェアを実行する物理的なパーツに進化します。
したがって、シミュレートされたパーツと物理パーツ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。
さまざまな設定で、CPS のシミュレートされた部品と物理部品の間の統合を最大化す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広がります。
SPSysML (Simulation-Physical System Modeling Language) と呼ばれるシステム 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。
SPSysML は、シミュレーション物理システム (SPSys) の分類法を定義します。これは、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 です。
特に、シミュレートされたものは DT である可能性があります。
提案された要因を評価することにより、SPSys のシミュレーション物理的整合性の最大化を可能にする 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整合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 と CPS を含む) の設計、つまりセットアップ内のシミュレーションと物理パーツ間の完全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 | 2023-03-17 16:56:48+00:00 |
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