From simulation to real-world deployment: Unity Simulation Pro early access
Isaac Seah - Unity Technologies
Principal Technical Product Manager
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ロボット工学チームは長年にわたりUnity Industryを基盤として、自動運転の検証や製造業のデジタルツインから外科手術デバイスの開発まで、幅広い課題に取り組んできた。その過程で、各チームはそれぞれ独立して同じ一連の問題を解決した。ロボットの物理的な記述は手作業で再構築する必要があり、センサーはゼロから開発する必要があり、ROSのようなオープンスタンダードとの統合も構築・維持する必要があった。Unity Simulation Proは、これらの機能を1つのサポート対象パッケージに統合することで、チームがシミュレーションインフラストラクチャの構築に費やす時間を減らし、ロボットシステムの検証により多くの時間を費やすことができるようにヘルプ。
本日、 Unity Simulation Proの早期アクセス版をリリースします。これは、これらのワークフロー向けに構築されたUnityのロボットシミュレーションパッケージ。Unity Simulation ProはUnity 6.3以降のバージョンに互換性のあるおり、 Unity Industryライセンスが必要です。
Simulation Proに含まれるもの
Simulation Proは、開発者がUnity内でロボットシステムを直接インポート、シミュレーションを行う、反復するできるようにする、完全にサポートされたロボットツールキットです。このパッケージは、センサーシミュレーションやロボットトレーニングからロボットシステムの仮想試運転まで、範囲ユースケースに対してより高度なサポートを提供し、 Unityを使用したロボットシミュレーションやアプリケーションのビルドをこれまで以上に容易にします。
大まかに言うと、以下の内容が含まれます。
- URDF（Unified Robot Description Format）インポーターは、ドラッグアンドドロップ操作でロボットの既存の物理記述を運動連鎖をそのままにUnityに取り込むことができるツールです。
- LiDAR、画像、慣性計測単位（IMU）構成に対応した、ボックスに使えるセンサーシミュレーション機能
- ROS 2との互換性、 UnityをRobot Operating System 2で動作するシステムに接続する
- ヘッドレスLinuxビルドターゲットにより、チームはグラフィカルなインターフェースなしでシミュレーションを実行し、既存のハードウェア上で並列にスケールます。
“ロボットチームがUnityを選んだのは、リアルタイムレンダリング、正確な物理演算、そして信頼できるセンサーシミュレーションが必要だったからだ。その核心は、ロボットを研究室から現実ワールドへスムーズに遷移ための基盤を構築することだった。Simulation Proはその基盤となるものであり、 Unity Industryの顧客は今日からこれを利用できます。 ”
Alex Blum - Unity
Chief Operating Officerチームがロボット工学にUnityをどのように活用するか
テスト車両なしで自動運転を検証する
TIER IVは、開発を開放することでアクセシビリティとスケーラビリティを向上させ、自動運転をすべての人に利用できるようにすることを目指しています。そのビジョンをサポートため、 TIER IVはAWSIMを構築しました。AWSIMはUnityで開発されたオープンソースのシミュレーターで、チームがオープンソースの自動運転ソフトウェアであるAutowareをより現実的かつ効率的な環境でテスト、検証、最適化するのに役立ちます。
自動運転シミュレーションでは、すべてのフレームが複数の高解像度センサーにリアルタイムでデータを供給する必要があるため、一般的なインタラクティブな3Dアプリケーションとは異なるレンダリング性能が求められます。AWSIMのシナリオによっては、センサーの忠実度を維持しながら8台以上のカメラを同時に動作させる必要がある場合がコール、これは標準的な最適化技術だけでは実現できない。Unityで作業するにあたり、チームはロードを軽減するために一連の特殊な最適化手法を構築しました。具体的には、フレームレートの急激な変動を抑えるためのカメラ間のレンダリングの段階的実行、フレームごとに割り当てられるリソースを増やすためのタイムスケール制御、アセットの最適化、そして精度とフレームレートのバランスを取るために単一プロジェクト内で異なるレンダリングパイプラインを使用できる柔軟性などです。
TIER IVでは、 Unityのジョブシステムとビルトインの物理演算機能も活用し、車両、交通、歩行者のシミュレーションにおいてリアルタイム性能を実現した。ハードウェア・イン・ザ・ループ・テストでは、チームはRawのセンサーパケットを分析し、 Unityから同等の出力を再現することで、カメラセンサーの設定を実際のテスト車両に搭載する前にループ内でテストできるようにしました。これにより、実際のテスト車両の稼働時間と路上テストのコストを削減することができました。
CADデータのない工場から10万個のラベル付きフレームが出荷されました。
韓国産業技術研究院（KITECH）は、製造現場で人とロボットがどのように共有かを理解するためのAIの訓練データを必要としていた。これは、現実世界で収集するのが最も難しいデータセットの1つです。適切に運営されている工場では、作業員と機械が接近するような状況は決して発生しないように設計されており、それを撮影するために繰り返しそのような状況を作り出すことは現実的なオプションではない。
近接度を測定するには、距離と安全ゾーンのラベルを一貫して計算できるように、ビデオ、深度、ロボットの関節、および人間のポーズがすべて同じ瞬間に存在する必要がありました。開始、KITECHはCADソースが存在しなかったため、点群データから金属キャスト工場のデジタルツインを構築した。チームはその後、そのデジタルツインの上に物理演算、センサーシステム、シミュレーションシステムを構築した。センサー装置は、実際の装置に合わせた特注のセンサー部品を使用しており、すべての観測が同一のシミュレーションクロックを共有するように設計されていた。
彼らはまた、ロボットシミュレーションのためにUnityのArticulation Bodyコンポーネントを活用し、記録された関節軌道を再生することで慣性や接触を同時に計算し、動きが単にもっともらしいだけでなく、物理的に有効ことを保証した。
この物理的な忠実度により、KITECHは14週間で10万枚以上の事前ラベル付けされたトレーニングフレームを自動的に生成することができ、稼働中の工場現場で危険な近接シナリオを手動で設定する必要がなくなり、シミュレーションから実機への信頼性の高い転送が保証された。
ロボット支援手術のデジタルツイン
メドトロニック社は、自社のロボット支援手術システム「Hugo」のデジタルツインを基に、 Unity上でデータロギングおよび再生パイプラインを構築し、グローバル5か所の拠点で実施された195件の手術データを記録した。
“「Unityは、あらゆるプロトタイプ開発における最初の窓口であり、外科医に迅速に製品を提供することができます。」”
Matthew Euliano - Medtronic
Senior Software Engineer
これらの録音データは、エンジニアや研究者にとって再利用可能なデータセットとなった。手術室へのアクセスを待って質問に答える代わりに、チームは録画された手術手順をロード、それを精査し、関連する場面を抽出し、あらゆる角度から検査することができる。同じデータは、手順データを記録し、新しいAIモデルのトレーニングや次世代デバイスの設計に役立てる決定論的なリプレイもサポートしており、各レコーディングは手順自体が終了した後も長期間にわたって価値を生み出し続ける。
在庫状況と価格
- Simulation Proは、9月22日（火）より早期アクセス版が利用可能になります。Unity Simulation Proの早期アクセスに登録してください。
- Simulation ProはUnity 6.3以降のバージョンに互換性のあるおり、 Unity Industryライセンスが必要です。
- Simulation Proは、UnityのURDFインポーター、すぐに使えるセンサー、ROS 2サポート、ヘッドレスLinuxビルドターゲットなどを含む、完全にサポートされたパッケージです。Unity Simulation Proパッケージのドキュメントをご覧ください。
- Unity Academyでは、ロボット工学を学び始めたばかりのチーム向けに、学習パスが用意されています。Unity Academyでロボット工学の学習パスウェイを探索してみましょう。
製造業、物流業、倉庫業、その他の上級者向けのロボット分野において、ロボットの検証、センサーのテスト、合成データの生成などをスケールに実施しているチームからのご連絡を特に歓迎いたします。
Unity DiscussionsでUnity Simulation Proの開発チームと交流しましょう。皆様がどのようなものを開発されているのか、もっと詳しくお伺いできることをフォワードに外観。