Simulation

Pourquoi avoir recours à la simulation?

Les entreprises de robotique virtuelles incluent un mélange de jeunes entreprises de robotique qui ne connaissent pas AWS et de fabricants de robotique établis disposant d'une pile de logiciels propriétaires qui cherchent à s'agrandir. Ces entreprises exigent que leurs applications robotiques soient rigoureusement testées et vérifiées avant leur déploiement sur le terrain. Cependant, le processus d'élaboration et de test d'applications pour robots autonomes est difficile, complexe et chronophage. En règle générale, les équipes de développeurs écrivent un code adapté à un large éventail de scénarios de déploiement. Le code est ensuite intégré et tous les scénarios d'application doivent être testés sur des robots réels dans des environnements physiques. Ce processus manuel de développement et de test requiert énormément de ressources, ralentit le cycle de publication des mises à jour des applications et ne peut pas être facilement dimensionné. Ainsi, quelques fabricants de robots expérimentés ont commencé à utiliser la simulation afin de créer des modèles virtuels de leurs robots et des environnements physiques dans lesquels ils sont censés fonctionner. Ensuite, ils ont effectué des tests de simulation afin de vérifier la qualité et la précision de leur application avant de les déployer sur un robot physique. Ces entreprises jouissent des avantages éprouvés de la simulation en matière de développement accéléré et itératif, ainsi que de la possibilité de dimensionner leurs tests et d'améliorer la précision de leur application. Toutefois, pour les entreprises de robotique qui utilisent la simulation, l'élaboration de ressources 3D, la construction d'environnements de test et les tests de dimensionnement nécessitent des compétences spécialisées et sont coûteux. L'adoption de la simulation est donc limitée.

Pourquoi utiliser AWS RoboMaker aux fins de la simulation?

Grâce à AWS RoboMaker, la simulation est abordable et accessible à tous les fabricants de robots. AWS RoboMaker fournit des mondes et des outils préconçus pour que les développeurs puissent exécuter et modifier leur code dans un environnement de simulation avant de le déployer et de le tester sur des robots physiques. Les coûts sont moindres, car les développeurs ne doivent pas payer de frais initiaux et paient uniquement les heures de simulation consommées. AWS RoboMaker constitue la solution cloud la plus complète et permet aux développeurs de robots de simuler, de tester et de déployer des applications robotiques à grande échelle. RoboMaker offre une infrastructure de simulation entièrement gérée et scalable que les clients utilisent pour la simulation multirobot et l'intégration CI/CD avec des tests de régression en simulation.

Infrastructure de simulation entièrement gérée et scalable

AWS RoboMaker effectue tout le gros du travail de simulation pour les fabricants de robots. La simulation RoboMaker peut être utilisée pour exécuter la bibliothèque de logiciels open source connue sous le nom de Robot Operating System (ROS) et les applications ROS2 en simulation à l'aide du moteur Gazebo open source. Le service prend en charge les simulations à grande échelle et parallèles et se dimensionne automatiquement en fonction de la complexité des scénarios testés. Les développeurs doivent simplement charger leur application robotique dans un compartiment Amazon S3 et exécuter une simulation. Aucune infrastructure ne doit être provisionnée, configurée ou gérée, et les développeurs peuvent exécuter plusieurs simulations en parallèle. Avec l'API de simulation par lots de RoboMaker, les développeurs peuvent facilement lancer un lot de simulations à grande échelle avec un seul appel d'API. RoboMaker fournit également des mondes virtuels préconçus en 3D, tels que des pièces intérieures, des entrepôts et des magasins de vente au détail, que les développeurs peuvent télécharger, modifier et utiliser avec peu, voire aucune, dépenses d'investissement et sans compétences spécialisées en ingénierie ou en conception.

Simulation multirobot pour des tests de dimensionnement

La simulation multirobot constitue la capacité à tester les communications entre robots et les algorithmes de routage avec plusieurs robots (des dizaines ou des centaines de robots) dans un seul environnement de simulation. AWS RoboMaker permet aux fabricants de robots de connecter plusieurs simulations simultanées à leur logiciel central de gestion de flottes, afin de tester le comportement de scénarios multirobot et de simuler des missions pour une flotte de robots. À titre de référence, Bastian Solutions souhaitait dimensionner son déploiement de robots, mais son logiciel de test nécessitait que des robots physiques soient testés dans un environnement physique, ce qui ne permettait à l'entreprise de tester, en pratique, que 8 à 10 robots. Grâce à RoboMaker, Bastian Solutions a créé un environnement de simulation qui lui a permis de tester l'orchestration multirobot de plus de 35 robots. Bastian Solutions s'est maintenant dimensionné pour tester plus de 100 robots simultanés, ce qui permet à l'entreprise de tester des scénarios qui n'étaient pas possibles avec des dispositifs physiques. Ces tests mettent en évidence des informations essentielles sur la manière de déployer et de gérer ces robots en production.

Intégration CI/CD avec tests de régression en simulation pour une meilleure qualité de code

Souvent, pour développer des applications robotiques, plusieurs développeurs collaborent à l'écriture d'un code, et de longs cycles d'assurance qualité pour identifier les bogues et assurer la qualité du code sont nécessaires. AWS RoboMaker permet aux fabricants de robots de réaliser une CI/CD (intégration continue/distribution continue) avec des tests de régression afin d'améliorer la qualité du code et d'accélérer les tests. La CI/CD constitue une pratique de développement appliquée par les équipes de développement pour fournir des changements de codes de manière fiable et fréquente. La mise en œuvre de ce modèle de développement est connue sous le nom de pipeline CI/CD. Bien que la CI/CD soit déjà adoptée par les développeurs d'applications traditionnelles, les fabricants de robots commencent seulement à l'adopter. Avec RoboMaker, les développeurs effectuent des simulations par lots par le biais d'appels d'API pour des tests de régression après chaque vérification de code, pour des tests d'intégration nocturnes et avant chaque mise à jour logicielle. En utilisant d'autres services tels qu'AWS Lambda, AWS CodePipeline et AWS CodeCommit, les développeurs intègrent leurs tests de régression dans leur pipeline CI/CD, ce qui leur permet de développer plus rapidement les logiciels. Les clients de RoboMaker réalisent des tests de régression soit avec des fichiers bag ROS enregistrés (un format de fichier pour le stockage de données de messages ROS), soit avec des simulateurs basés sur la physique, outre l'intégration au pipeline CI avec AWS CodePipeline et CodeBuild. Les avantages dont bénéficient les clients sont considérables. À titre de référence, iRobot a construit un pipeline CI/CD pour des tests automatisés à grande échelle, et exécute plus de 40 tests automatisés sur chaque validation de code et plus de 500 tests automatisés pour chaque version logicielle finale. Grâce à RoboMaker, iRobot a réduit les bogues dans son code de production de 20 % et les tests manuels de 50 %. Chris Kruger, directeur de l'ingénierie logicielle d'iRobot, déclare qu'utiliser AWS RoboMaker, c'est « comme avoir 20 testeurs d'assurance qualité de plus ».

Gestion de flottes

Lorsqu'une application robotique est développée, testée et déployée, il faut gérer les robots sur le terrain. Les défis consistent à surveiller l'état des robots, à obtenir des données de performance et à mettre à jour les applications en toute sécurité, et AWS est particulièrement bien placé pour les relever, grâce aux capacités de gestion de flottes de RoboMaker et à AWS Cloud services.

Gestion de flottes pour la prise en charge des déploiements de robots sur le terrain

Le service de gestion de flottes de RoboMaker est intégré à AWS IoT Greengrass afin d'assurer l'enregistrement, la sécurité et la tolérance aux pannes des robots. Le service d'enregistrement permet aux entreprises d'identifier, de suivre et d'organiser leurs robots en flottes optimales. Les développeurs peuvent utiliser la gestion de flottes RoboMaker afin de déployer en toute sécurité leur application sur leurs robots, par le biais de l'infrastructure de mise à jour à distance (OTA) entièrement gérée par AWS. Greengrass a recours à des certificats X.509, à des abonnements gérés, à des stratégies AWS IoT ainsi qu'à des rôles IAM afin de se connecter en toute sécurité à AWS Cloud services, par le biais de connexions chiffrées. Le service OTA de RoboMaker prend en charge les mises à jour conditionnelles qui intègrent l'intelligence au processus OTA afin de réduire le risque de mises à jour logicielles interrompues ou incomplètes.

Extensions cloud pour ROS

RoboMaker prend en charge ROS1 et ROS2 (version bêta), contribue activement au code des référentiels ROS open source, et a développé des extensions cloud pour Amazon CloudWatch (mesures, journalisation et surveillance), Amazon Rekognition (détection des objets), Amazon Kinesis (streaming vidéo), ainsi qu'Amazon Polly (synthèse vocale), Amazon Lex (reconnaissance vocale) et and Amazon S3 (chargement de rosbags et de fichier pour le stockage). Ces extensions cloud permettent aux développeurs d'améliorer les fonctionnalités de leur robot sans devoir installer des matériels supplémentaires ni développer des logiciels complexes. AWS fournit chacune de ces extensions de services cloud sous forme de packages ROS open source. Les clients peuvent y accéder par le biais d'API cloud pour extraire les données de performance et de fonctionnement de leurs robots. Cette suite intégrée de services AWS permet aux clients de surveiller et d'ajuster facilement les performances de leurs applications robotiques sur le terrain.

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