वी-आरईपी - एक लचीला और स्केलेबल रोबोमॉडेलिंग प्लेटफार्म

मैं हाल ही में अंग्रेजी में एक रोबोमॉडलिंग प्लेटफॉर्म पर एक मनोरंजक लेख के लिए आया हूं । और जब से मैं नेविगेटर कैंपस रोबोटिक्स टेक्नोलॉजी पार्क का प्रतिनिधित्व करता हूं और हमारी गतिविधियां काफी हद तक मॉडलिंग, रोबोटिक्स और इलेक्ट्रॉनिक्स से संबंधित हैं, मैंने सोचा कि इस लेख का अनुवाद करना और इसे जन-जन तक पहुंचाना बहुत अच्छा होगा। मुझे आशा है कि अनुवाद सहायक होगा।


वैसे, वी-आरईपी रॉबोसिम्युलेटर के विषय पर पहले से ही एक प्रकाशन था , इसलिए मैं इसे पढ़ने की सलाह देता हूं।

आज, रोबोटिक्स का उपयोग करने की संभावनाएं बहुत बड़ी हैं, ग्रहों की खोज से लेकर घरों की सफाई तक, हर जगह रोबोट का उपयोग किया जाता है। रोबोट में तीन सबसिस्टम का संयोजन: एक्ट्यूएटर, सेंसर और नियंत्रण उन्हें वास्तविक दुनिया में प्रभावी बनाता है, लेकिन आभासी सिमुलेशन को जटिल बनाता है। इस लेख में हम आपको रोबोटिक सिस्टम - वी-आरईपी के अनुकरण के लिए रूपरेखा से परिचित कराना चाहते हैं।

परिचय
कंप्यूटर की कंप्यूटिंग शक्ति (तीन-आयामी ग्राफिक्स के लिए हार्डवेयर का उल्लेख नहीं करने के लिए) में तेजी से वृद्धि, एक साथ बड़ी संख्या में ओपन सोर्स सॉफ़्टवेयर और इलेक्ट्रॉनिक्स के आगमन के साथ, रोबोटों के आभासी 3 डी सिमुलेशन के लिए सिस्टम को बहुत बदल दिया है। न केवल काम के माहौल को जटिल करने का एक अवसर था, बल्कि वास्तविक समय में भौतिक रोबोट प्रणालियों के प्रक्षेपण को सुनिश्चित करने के साथ-साथ पर्यावरण से सीधे नियंत्रित सिमुलेशन मोबाइल / एम्बेडेड सिस्टम में शामिल थे।

सिद्धांत रूप में, विभिन्न कैनेमैटिक, भौतिक और ग्राफिक पुस्तकालयों से सिम्युलेटर को स्वतंत्र रूप से इकट्ठा करना संभव है, और उपयोग की जाने वाली वास्तुकला और कार्यप्रणाली सिमुलेशन के प्रदर्शन और सटीकता के मामले में निर्णायक महत्व की होगी। एक मजबूत व्यवस्थित दृष्टिकोण को सार्वभौमिक और स्केलेबल मॉडलिंग रणनीतियों के उपयोग की आवश्यकता होती है।

वास्तव में, सिम्युलेटर का मुख्य लक्ष्य सिमुलेशन के लिए बड़ी संख्या में उपकरण और क्षमताएं प्रदान करना है। इसके साथ कठिनाइयाँ हैं, क्योंकि रोबोट सिस्टम की विविधता हमें सिम्युलेटर की बारीकियों को समझने की अनुमति नहीं देती है। इसके अलावा, कुछ उपयोगकर्ताओं को एक लचीली दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है जो एक सरल प्रोग्रामिंग भाषा के साथ काम करना संभव बनाता है, साथ ही सिम्युलेटर को पोर्टेबल बना सकता है, जो सभी प्रकार के रोबोट मॉडल के लिए उपयुक्त है, और सबसे महत्वपूर्ण रूप से स्केलेबल है।

वर्तमान में कई मॉडलिंग प्लेटफॉर्म उपलब्ध हैं, जैसे ओपन एचआरपी , गज़ेबो या वेबॉट्स। इस तथ्य के बावजूद कि ये प्लेटफ़ॉर्म पर्याप्त कार्यक्षमता प्रदान करते हैं, वे विभिन्न प्रकार की पूरक प्रोग्रामिंग क्षमताओं और तकनीकों की पेशकश नहीं कर सकते हैं। उनके सिमुलेशन मॉडल और नियंत्रक केवल आंशिक रूप से पोर्टेबल हैं, उनके पास विभिन्न समस्याएं हैं और इसलिए अलग प्रसंस्करण की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, कोड को विभिन्न हार्डवेयर प्लेटफ़ॉर्म पर फिर से जोड़ना बहुत आवश्यक है, या दो अलग-अलग फ़ाइलों से लिए गए सिम्युलेटेड मॉडल और नियंत्रक को सावधानीपूर्वक फिट करने के लिए आवश्यक हो सकता है, या आपको स्केलेबिलिटी समर्थन की आवश्यकता है, और यह अल्प-ज्ञात हार्ड-कोडित एल्गोरिदम के माध्यम से बनाया गया है।

वी-आरईपी सिम्युलेटर मॉडलिंग पर्यावरण की बहुमुखी प्रतिभा और मापनीयता के लिए सभी आवश्यकताओं को पूरा करने के प्रयासों का परिणाम है। अन्य सिमुलेटर के पास पारंपरिक मॉडलिंग दृष्टिकोणों के साथ, वी-आरईपी कई अतिरिक्त दृष्टिकोण जोड़ता है। इसके अलावा लेख के इस भाग में हम वी-आरईपी नियंत्रण वास्तुकला, अंतर्निहित स्क्रिप्ट की तकनीक पर विचार करेंगे जो सिमुलेशन मॉडल में विभिन्न प्रकार के नियंत्रकों को प्रतिस्थापित करते हैं, जो इन मॉडलों को बेहद पोर्टेबल और स्केलेबल बनाता है।
लेख के दूसरे भाग में, हम पूरी तरह से, मॉडलिंग प्रणाली की कार्यक्षमता और सिमुलेशन मॉडल में इसके एकीकरण पर विचार करेंगे। इसके अलावा, एक उदाहरण के रूप में, वी-आरईपी में बनाए गए तीन व्यावहारिक सिमुलेशन मॉडल और उनके कार्यान्वयन पर विचार किया जाएगा।

जब जटिल दृश्यों के निर्माण की आवश्यकता होती है, तो वितरित नियंत्रण प्रणाली का उपयोग करने से बेहतर कोई विकल्प नहीं है। यह दृष्टिकोण विषयों के प्रबंधन को अलग करके कार्य को सरल बनाता है, मॉडलिंग को तेज करता है, कई कोर या कई मशीनों में प्रोसेसर लोड वितरित करता है, और यह आपको एल्गोरिदम के निष्पादन को नियंत्रित करने की अनुमति देता है। हालांकि, मॉडलिंग की आवश्यकताएं हैं जिन्हें इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए नहीं भूलना चाहिए।

सिमुलेशन प्रबंधन तकनीकों का अवलोकन

नियंत्रण सिमुलेशन कोड को निम्नलिखित तीन विधियों का उपयोग करके निष्पादित किया जाता है:

1. नियंत्रण कोड को किसी अन्य मशीन पर निष्पादित किया जाता है।
कोड को एक अलग मशीन या एक विशेष बस (उदाहरण के लिए, एक कनेक्टर, एक सीरियल पोर्ट, आदि) के माध्यम से मशीन सिम्युलेटर से जुड़े रोबोट पर निष्पादित किया जा सकता है। इस दृष्टिकोण का मुख्य लाभ नियंत्रक की मौलिकता है (नियंत्रण कोड मूल है और मूल उपकरण पर काम करेगा)। एक और लाभ मशीन के अनुकरण पर कम कम्प्यूटेशनल बोझ है। हालांकि, यह दृष्टिकोण सिमुलेशन चक्र के साथ सिंक्रनाइज़ेशन पर गंभीर सीमाएं लगाता है।

2. नियंत्रण कोड को एक ही मशीन पर निष्पादित किया जाता है, लेकिन एक प्रक्रिया में (या एक अन्य धागा) जो सिमुलेशन चक्र से अलग होता है।
इस विधि के साथ, हम प्रोसेसर कोर पर एक कम, संतुलित भार का भी उपयोग कर सकते हैं, लेकिन यह सिमुलेशन चक्र के साथ सिंक्रनाइज़ेशन की कमी के साथ होगा। अधिकांश समय, इस प्रक्रिया को संचार अंतराल या स्विचिंग देरी के साथ जोड़ा जाएगा। यह विधि अक्सर बाहरी निष्पादन योग्य कार्यक्रमों या सिम्युलेटर में लोड किए गए प्लगइन्स के माध्यम से कार्यान्वित की जाती है।

3. नियंत्रण कोड को एक ही मशीन पर और एक ही धागे में अनुकार चक्र के रूप में निष्पादित किया जाता है।
इस दृष्टिकोण का मुख्य लाभ सिमुलेशन चक्र के साथ सिंक्रनाइज़ेशन, किसी भी देरी की अनुपस्थिति है। हालांकि, इस तरह की विधि केवल प्रोसेसर पर कम्प्यूटेशनल लोड में वृद्धि के साथ संभव हो जाती है। इस विधि को अक्सर सिम्युलेटर में लोड किए गए प्लगइन्स के माध्यम से लागू किया जाता है।

उपरोक्त तरीकों के सबसे आम नुकसान खराब पोर्टेबिलिटी और सिमुलेशन मॉडल के खराब स्केलिंग हैं: चूंकि नियंत्रण कोड संबंधित सिमुलेशन मॉडल से बंधा नहीं है, इसलिए इसे अलग से वितरित, संकलित और स्थापित किया जाना चाहिए। इससे विभिन्न प्लेटफार्मों पर संगतता समस्याओं की संख्या बढ़ जाती है, साथ ही साथ अन्य पुस्तकालयों के साथ संघर्ष की संख्या भी बढ़ जाती है। लचीलापन भी कम हो जाता है क्योंकि आपको प्रत्येक छोटे संशोधन कोड के लिए निष्पादन योग्य को फिर से जोड़ने और पुनः लोड करने की आवश्यकता होती है। मल्टी-रोबोट मॉडलिंग के मामले में मॉडल की एक प्रति, वायर तंत्र द्वारा समर्थित होगी जो सिमुलेशन मॉडल के प्रत्येक उदाहरण के लिए नए नियंत्रण लॉन्च करती है।

वी-आरईपी का कार्यान्वयन ।

V-REP उपयोगकर्ता को मॉडलिंग के लिए कई संभावनाओं का उपयोग करने की अनुमति देता है: (तालिका 1 और छवि 2)।





अंतर्निहित स्क्रिप्ट यह
वी-आरईपी की सबसे शक्तिशाली विशिष्ट विशेषता है। मुख्य अनुकरण पाश लुआ लिपि ( “ ”) — . , . . , , . , . : , , , , . . 3 II.


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ROS
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: marc@coppeliarobotics.com
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Source: https://habr.com/ru/post/hi383009/