机器人系统常用仿真软件介绍和效果

1 主要介绍以下七种仿真平台(侧重移动机器人仿真而非机械臂等工业机器人仿真)： 

1.1  USARSim-Unified System for Automation and Robot Simulation 

Simbad是基于Java3D的用于科研和教育目的多机器人仿真平台。主要专注于研究人员和编程人员热衷的多机器人系统中人工智能、机器学习和更多通用的人工智能算法一些简单的基本问题。它拥有可编程机器人控制器，可定制环境和自定义配置传感器模块等功能，采用3D虚拟传感技术，支持单或多机器人仿真，提供神经 络和进化算法等工具箱。软件开发容易，开源，基于GNU协议，不支持物理计算，可以运行在任何支持包含Java3D库的Java客户端系统上。 

“http://simbad.sourceforge.net/”  

1.3 Webots 

MRDS是微软开发的一款基于Windows环境、 络化、基于服务框架结构的机器人控制仿真平台，使用PhysX物理引擎，是目前保真度最高的仿真引擎之一，主要针对学术、爱好者和商业开发，支持大量的机器人软硬件。MRDS是基于实时并发协调同步CCR(Concurrency and Coordination Runtime)和分布式软件服务DSS(Decentralized Software Services)，进行异步并行任务管理并允许多种服务协调管理获得复杂的行为，提供可视化编程语言(VPL)和可视化仿真环境(VSE)[28,29]。支持主流的商业机器人，主要编程语言为C#，非商业应用免费，但只支持在Windows操作系统下进行开发。

“http://msdn.microsoft.com/zh-tw/library/bb648760.aspx”   

“http://msdn.microsoft.com/library/bb648760”   

“http://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx=29081”    

1.5 PSG-Player/Stage/Gazebo

PSG是由美国南加州大学 (USC)开发的一套针对机器人和传感器系统研究的免费平台，包含 络服务部分Player和机器人平台仿真部分Stage与Gazebo。Player定义了机器人和传感器与Stage和Gazebo通信接口，Stage是2D环境，提供基本碰撞检测和距离传感器模型但不支持物理仿真，Gazebo是3D环境使用ODE物理引擎。PSG提供声纳、激光扫描测距仪、碰撞检测和执行器等虚拟机器人设备，支持进行多机器人仿真。它是目前在研究和教学方面最流行的开源机器人仿真软件，开发的程序通过简单的修改甚至无需修改即可应用于实体机器人的控制，因此可以大大降低研究成本、缩减研究周期。大量的主要智能机器人期刊和会议发表的文章都使用PSG作为真实和模拟的仿真实验平台。免费软件，基于GNU协议，这款软件是在Unix系统上开发，只支持Linux和Mac OS。

“http://playerstage.sourceforge.net/”  

“http://www.gazebosim.org/”  

1.6  MissionLab

MORSE是一款通用的多机器人仿真平台，主要特点是能控制实际仿真的自由度，可以自由设计符合自己需求的组件模型，运用Blender实时游戏引擎进行原始渲染，设计适合的体系结构，支持通用的 络接口。它提供了大量可配置的传感器和执行器模块，高度的可扩展性，提供人与机器人的交互仿真，使用Python编程，有丰富的文档并且易于安装但无法进行精确的动力学仿真，时钟同步能力性能较差，多机器人仿真时可能出现不同步情况。目前有5所学校和科研机构使用，开源软件，仅限于Linux和MacOSX操作系统。

“https://www.openrobots.org/wiki/morse/“

1.8 其他常用机器人仿真软件

ROS—-“http://www.ros.org/“

MRPT—-“http://www.mrpt.org/“

Flighntgear—-“http://www.flightgear.org.cn/forum.PHP“

2 评价指标

2.1  逼真度

2.1.1 物理逼真度

2.1.2 功能逼真度

功能逼真度是指仿真中机器人行为逼近真实机器人执行任务操作环境和装备反应的程度。功能逼真度的首要目的就是指仿真软件使用者期望得到与真实装备相比相似的行为。通过比较物理特性仿真性能确定功能逼真度等级。高功能逼真度定位为仿真大部分作用在机器人和驱动器的力学特性包括重力、牵引力、电机或与其他物体机器人等碰撞产生的加速度都能精确显示，并能详细测量和记录状态信息用于分析。中功能逼真度包括机器人整体的动力学仿真，但无法对单个关节进行仿真。低功能逼真度是指软件不能仿真在机器人上的力学行为只能仿真速度和位置等运动学特性。

2.2 可扩展性

可扩展性是指仿真软件适应多种应用的能力。主要表现为仿真实验算法开发实现不能受限于仿真软件功能。包括是否可以较容易地增加和减少机器人，定制传感器和驱动器模块种类的多少，能否提供模块化的标准接口支持第三方软件开发，仿真程序应用与真实机器人的可移植性的好坏。

2.3 开发简易性

开发简易性是指使用仿真软件开发适用机器人的难易程度。包括环境与机器人配置的复杂程度，软件配置新装备的复杂程度，支持编程语言的种类，软件的开发文档的丰富性，通信接口配置的通用性。

2.4 成本

成本包括费用花费和时间花费。主要为初次安装和开发过程中必须消耗的时间、软件的价格等。如果软件是开源免费的并且安装使用简易则为低成本，软件免费但是安装使用复杂或软件付费但是安装使用简单定为中，软件购买昂贵并且安装使用需要一定经验定位为高。

2.5 络功能

络功能是分布式多机器人系统的一个重要组成部分，包括是否支持远程操作真实机器人，是否有完备的仿真机器人的 络接口和大型复杂场景的多终端联合调试仿真等。

3 仿真效果

可以参考视频录像

“http://i.youku.com/u/UMTg1NDE4MDM2“

原文链接：http://blog.csdn.net/zhangrelay/article/details/42586491