机器人仿真软件一览

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机器人仿真软件一览

通过模拟组件及控制程序创建机器人或系统完整虚拟模型极大程度影响了项目总体的效率。每一个可以被模拟的区域的详细及准确程度无疑会影响整个项目周期及成本。

一、 仿真的好处

• 降低机器人生产成本
• 判断源代码所控制的资源（是否正确）
• 模拟多种替代方案而无需物理成本
• 机器人或者组件能够在部署前被提前验证
• 仿真能够在方案设计阶段完成，适合多个项目协作
• 展示系统判断是否可行
• 仿真兼容多种语言
• 更短的交付时间（Delivery times)

二、仿真的缺点

• 一个应用只能仿真那些被仿真考虑的因素，那些没有考虑的因素就不永远不会被考虑
• 相较于仿真，实际环境考虑的东西更加全面

现代的仿真软件平台提供了越来越多的功能，让仿真更加容易，更加贴近现实生活。大多数仿真工具都与C/C++ Perl Python Java Labview URBI或者MATLAB兼容，根据你的感兴趣的领域有着不一样功能侧重点。看看下面的选项，找出一个满足你要求的仿真软件吧！

三、仿真软件简介 3.1 Visual Components

Visual Components来自芬兰，是生产线的先进设计和仿真套件。可以模拟和分析整个制造过程，包括机器人设备，材料流量，人力操作员动作等。3DAutomate系列的旗舰产品甚至支持整个工厂模拟。其他功能包括离线编程，开放式API和具有超过1800多种工业机器人，机械，设施，工具等硬件的广泛的组件库。

3.2 RoboDK

Robodk是一个用于工业机器人的离线编程工具，得益于集成的3D仿真环境来，它允许使用Python或其他语言来设计程序。在将其上传到物理机器人之前，所有程序都会自动转换为机器人特定语言。该软件库有部分ABB，Kuka，Yaskawa的ABB，Kuka，Yaskawa的工具提供3D型号。

Robodk提供了众多的开发功能 - 它可以产生警报，当检测到机器人奇点或可能的碰撞时，它代表了图形方式机器人工作空间，并且还允许用户相应地概述整个技术和程序。

3.3 V-REP

V-rep是一个与Windows，Mac和Linux兼容的3D模拟器，可提供免费的教育教育许可或有付费商业目的的有偿许可证。

软件允许你模拟整个系统或者部分组件（传感器、机构和齿轮等），组件可以被附加到机器人对象上。该平台可以用于控制硬件组件、开发算法、船舰工厂自动化模拟，或者用于教育。

3.4 Webots

Webots由瑞士的公司Cyberbotics开发。该软件具有友好的界面交互，支持包括C/C++ Java Python URBI MATLAB在内的多款软件，同时也能够通过TCP/IP协议完成第三方软件完成交互。

3.5 RobotStudio

RobotStudio是ABB创建的强大的开发套件，专注于工业机器人仿真和离线编程。该产品还提供通用的组件列表，可用于模拟机器人或其传感器，执行器，夹具等。但是免费版本功能有限。

3.6 Gazebo

Gazebo可以模拟复杂的系统和各种传感器部件。它特别用于开发用于相互作用的机器人，举、抓，推、定位、识别等操作模拟。它是一个开源软件平台，任何人都可以使用模型组件开发插件，也兼容ROS和Player。Gazebo是开源的，并在Linux上运行，还可提供对Mac和Windows的移植版本。

四、最常见的几种仿真工具

Top1 Gazebo Top2 V-Rep（Coppeliasim） Top3 Webot

从文章发布之日，85.7% 公司都把Gazebo作为候选，57.14%选择了V-Rep，42.86%选择了Webot。从上手难度来说，Webots <= V-REP < Gazebo。

根据机器人类型选择工具： ▶ 移动机器人仿真：Webots是笔者见过的最强移动机器人仿真软件，没有之一；

▶ 机械臂仿真：Gazebo是神器，上手难度大；Webots可实现一些简单的抓取，如果需要精度高点的动力学仿真，笔者建议食用V-REP；此外还有一些其他的仿真软件，诸如Simscape Multibody、Adams等软件，前者可以快速搭建Simulink仿真模型，后者一般机械臂的设计厂商使用较多；

▶ 结合机器学习的仿真：理论上来讲，任何一款仿真软件都能实现，只不过需要自己整合控制器和机器学习相关API罢了；目前最常用的有PyBullet、MuJoCo等，前者开源，后者商用；

▶ 水下机器人：Webots只需要添加一个Fluid节点即可实现流体环境的添加；

那么如何快速上手一款仿真软件？笔者建议： ① 先大体浏览一遍官方提供的入门操作，熟悉操作界面； ② 然后针对使用目的，学习相应的Demo，不懂的地方查阅帮助文档； ③ 最后的进阶阶段，要熟悉软件安装包的文件级，这有助于我们解决一些软件BUG的问题以及自定义插件或纹理的实现。

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[1] www.smashingrobotics/most-advanced-and-used-robotics-simulation-software/ [2] www.zhihu/question/41611869/answer/103227344 [3] www.guyuehome/2256

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