Robotin rakenteen kuvaaminen URDF-muodossa

Abstract

Robotiikan simuloinnissa käytetään lukuisia erilaisia ohjelmistoja. Monet ohjelmistot käyttävät simuloitavan robotin kuvaamiseen omaa tiedostomuotoaan. Tämä on haasteellista, koska se voi vaikeuttaa mallien siirtämistä ohjelmistojen välillä yhteensopimattomien tiedostoformaattien vuoksi. Tässä työssä tarkastellaan URDF-, SDFormat- ja FBX-malliformaattien ominaisuuksia ja käyttöä robotiikan simuloinnissa. Lisäksi esitellään ROS-, Gazebo-, MATLAB- ja Unity-ohjelmistojen merkitystä robottien simuloinnissa. Tavoitteena on esitellä, missä sovelluksissa kutakin formaattia käytetään, ja mitkä ovat niiden keskeiset erot.

Tehdyn tarkastelun perusteella voidaan havaita, että vaikka URDF sisältää vähemmän ominaisuuksia kuin samankaltainen SDFormat, on se laajemmin käytetty ja tuettu. FBX-tiedostomuodon keskeinen etu on se, että sillä voidaan tallentaa robotin kaikki geometria, toisin kuin URDF- ja SDFormat-muodoissa, jotka vaativat usein geometrian tallentamisen erilliseen tiedostoon. FBX-formaatin rooli robotiikan simuloinnissa on kuitenkin vähäinen sen muutoin laajaan suosioon nähden. Simulointiohjelmistojen esittelyssä korostuu ROS-ympäristön merkittävä asema robotiikan simuloinnissa.

Työn käytännön osuudessa havainnollistetaan, miten olemassa oleva käsivarsirobotin CAD-malli saadaan muunnettua URDF-muotoon Solidworks CAD-ohjelmistossa. Muunnos tehdään sw_urdf_exporter-lisäosaa käyttäen. Luotua URDF-mallia käytetään yksinkertaisen työkierron simuloimiseen MATLAB-ohjelmiston Robotics System Toolbox -työkalumoduulin työkalujen avulla. Käytännön osuuden perusteella voidaan todeta, että URDF-malli on mahdollista luoda pitkälti automatisoidusti sw_urdf_exporter-lisäosan avulla. Työssä toteutettiin ainoastaan suhteellisen yksinkertainen simulaatio, joten jatkossa työssä luotua URDF-mallia voitaisiin käyttää monimutkaisempiin simulaatioihin.