Simulazione

Perché la simulazione?

Le aziende specializzate in robotica sono un mix di aziende di robotica startup nuove ad AWS e di produttori di robotica stabiliti con uno stack di software proprietario da ridimensionare. Queste aziende vogliono che le loro applicazioni di robotica siano rigorosamente testate e verificate prima della distribuzione ai robot sul campo. Tuttavia, la creazione e il testing delle applicazioni per robot autonomi è difficile e complicata e richiede molto tempo. Tradizionalmente, i team di sviluppatori scrivono codici destinati a un ampio raggio di scenari di distribuzione, il codice viene quindi integrato e tutti gli scenari delle applicazioni devono essere testati su robot reali in ambienti fisici. Questo processo manuale di sviluppo e testing consuma una notevole quantità di risorse, rallenta il ciclo di rilascio per gli aggiornamenti delle applicazioni e non è facilmente ridimensionabile. In risposta, alcuni longevi produttori di robotica hanno iniziato a utilizzare la simulazione per creare modelli virtuali dei robot e degli ambienti fisici nei quali ci si aspetta che operino, per poi testarli nella simulazione e verificare la qualità e la precisione delle loro applicazioni prima della distribuzione a un robot fisico. Queste aziende stanno notando i vantaggi della simulazione in termini di sviluppo accelerato e iterativo, così come in termini di possibilità di dimensionare i test e migliorare ulteriormente la precisione delle applicazioni. Tuttavia, per le aziende di robotica l'utilizzo della simulazione, la creazione di risorse 3D, la costruzione di ambienti di testing e il dimensionamento del test richiedono grandi competenze specializzate e sono molto costosi; per questo motivo, l'integrazione della simulazione è ancora limitata.

Perché AWS RoboMaker per la simulazione?

AWS RoboMaker effettua simulazioni convenienti e accessibili per tutti i produttori di robotica fornendo scenari e strumenti precostruiti agli sviluppatori per eseguire e iterare il codice durante la simulazione prima della distribuzione e del testing sui robot fisici. I costi sono ridotti perché gli sviluppatori non hanno addebiti diretti e pagano solo le ore di simulazione effettivamente utilizzate. AWS RoboMaker è la soluzione cloud più completa per gli sviluppatori di robotica per simulare, testare e distribuire le applicazioni di robotica. RoboMaker fornisce un'infrastruttura completamente gestita e scalabile per la simulazione utilizzata dai clienti per la simulazione multi-robot e l'integrazione CI/CD con test di regressione nella simulazione.

Infrastruttura completamente gestita e scalabile per la simulazione

AWS RoboMaker risolve i problemi principali dei produttori di robotica nell'esecuzione delle simulazioni. La simulazione RoboMaker può essere utilizzata per eseguire la libreria software open source conosciuta come robot operating system (ROS) e le applicazioni ROS2 nella simulazione utilizzando il motore open source Gazebo. Il servizio supporta le simulazioni su larga scala e parallele e dimensiona automaticamente secondo la complessità degli scenari testati. Gli sviluppatori caricano semplicemente l'applicazione di robotica in un bucket di Amazon S3 ed eseguono quindi la simulazione. Non c'è un'infrastruttura su cui effettuare il provisioning o da configurare o gestire e gli sviluppatori possono eseguire più simulazioni in parallelo. Con l'API di simulazione in batch di RoboMaker, gli sviluppatori possono lanciare facilmente batch di simulazioni su larga scala con una singola chiamata API. RoboMaker fornisce anche scenari 3D virtuali pre-costruiti come sale interne, magazzini e negozi che gli sviluppatori possono scaricare, modificare e utilizzare con nessuno o un minimo investimento e senza la necessità di lavorare con ingegneri specializzati o acquisire competenze di design.

Simulazione multi-robot per il dimensionamento del testing

La simulazione multi-robot è la possibilità di testare le comunicazioni tra robot ed effettuare il routing degli algoritmi con più robot, da decine a centinaia di robot, in un solo ambiente di simulazione. AWS RoboMaker permette ai produttori di robotica di connettere più simulazioni concorrenti al loro software di gestione centrale per testare il funzionamento di scenari multi-robot e simulare le missioni su un parco robot. Ad esempio, Bastian Solutions desiderava dimensionare la distribuzione dei robot ma il suo software di testing richiedeva di testare robot fisici in un ambiente fisico. Questo presupponeva una limitazione pratica di 8-10 robot. Utilizzando RoboMaker, Bastian ha creato un ambiente di simulazione che permetteva il testing di orchestrazioni multi-robot di oltre 35 robot. Ora Bastian è riuscito a testare con successo oltre 100 robot contemporaneamente, permettendo di testare scenari che non potevano essere testati con dispositivi fisici. Questi test forniscono informazioni fondamentali su come distribuire e gestire questi robot in fase di produzione.

Integrazione CI/CD con test di regressione nella simulazione per una qualità del codice migliorata

La distribuzione dell'applicazione di robotica spesso prevede la collaborazione di più sviluppatori alla scrittura del codice e lunghi cicli di QA per identificare i bug e assicurare la qualità del codice. AWS RoboMaker permette ai produttori di robotica di condurre integrazioni CI/CD (integrazione e distribuzione continue) con test di regressione per migliorare la qualità del codice e accelerare il testing. CI/CD è una prassi di sviluppo utilizzata dai team di sviluppo per effettuare modifiche al codice frequentemente e in modo affidabile. L'implementazione di questo modello di sviluppo è conosciuta come pipeline CI/CD. Già ampiamente utilizzata dagli sviluppatori di applicazioni tradizionali, la pipeline CI/CD sta arrivando adesso nel settore della robotica. Utilizzando RoboMaker, gli sviluppatori eseguono simulazioni in batch utilizzando le chiamate API per i test di regressione dopo ogni controllo di codice, per il test delle integrazioni e prima del rilascio di ogni aggiornamento del software. Insieme ad altri servizi come AWS Lambda, AWS CodePipeline e AWS CodeCommit, gli sviluppatori stanno integrando le esecuzioni di test di regressione all'interno delle pipeline CI/CD, accelerando quindi lo sviluppo di software. I clienti RoboMaker stanno conducendo test di regressione utilizzando file contenitori ROS registrati (un formato di file per l'archiviazione di dati di messaggi ROS) o i simulatori basati sulla fisica con l'integrazione a pipeline CI con AWS CodePipeline e CodeBuild. I vantaggi per i clienti sono significativi. Ad esempio, iRobot ha costruito una pipeline CI/CD per il test su larga scala automatizzato ed esegue oltre 40 test automatizzati su ogni codice e oltre 500 test automatizzati per ogni possibile release di software. Grazie all'uso di RoboMaker, iRobot ha ridotto i bug pubblicati nel suo codice di produzione del 20% e ha ridotto i test manuali del 50%. Chris Kruger, il direttore del settore SW engineering di iRobot, dichiara che lavorare con AWS RoboMaker è "come avere 20 tester di QA in più".

Gestione della flotta

Una volta sviluppata, testata e distribuita l'applicazione di robotica, è necessario gestire i robot sul campo. Il monitoraggio dello stato dei robot, l'ottenimento dei dati delle prestazioni e l'aggiornamento sicuro delle applicazioni sono grandi sfide che AWS gestisce in modo unico tramite le funzionalità di gestione della flotta di RoboMaker e i servizi AWS Cloud.

Gestione della flotta per supportare le distribuzioni dei robot sul campo

Il servizio di gestione della flotta di RoboMaker è integrato con AWS IoT Greengrass per fornire il registro, la sicurezza e la tolleranza ai guasti dei robot. Il servizio di registro permette alle aziende di identificare, tracciare e organizzare i robot in flotte ottimali. Gli sviluppatori possono utilizzare la gestione della flotta di RoboMaker per distribuire le loro applicazioni in sicurezza ai robot tramite l'infrastruttura di aggiornamento over-the-air (OTA) completamente gestita di AWS. Greengrass utilizza certificati X.509, iscrizioni gestite, policy AWS IoT e ruoli IAM per connettersi in sicurezza ai servizi AWS Cloud tramite connessioni criptate. Il servizio OTA di RoboMaker supporta gli aggiornamenti condizionali che forniscono intelligence al processo OTA per ridurre il rischio di aggiornamenti ai software interrotti o incompleti.

Estensione Cloud per ROS

RoboMaker supporta ROS1 E ROS2 (beta), fornisce attivamente il codice per i repository ROS open source e ha sviluppato le estensioni cloud per Amazon CloudWatch (parametri, log e monitoraggio), Amazon Rekognition (rilevamento oggetti), Amazon Kinesis (streaming video), Amazon Polly (text to speech), Amazon Lex (riconoscimento vocale) e Amazon S3 (caricamento di rosbag e file per lo storage). Queste estensioni cloud permettono agli sviluppatori di migliorare la funzionalità dei robot senza installare software aggiuntivi o sviluppare software complessi. AWS fornisce ognuna di queste estensioni dei servizi cloud come pacchetti ROS open source a cui i clienti accedono tramite API cloud per ottenere dati delle prestazioni e operativi dai loro robot. Questa suite integrata dei servizi AWS facilita il monitoraggio e la regolazione delle prestazione delle applicazioni di robotica sul campo da parte dei clienti.

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