OperaSim-PhysX

Simulator on Unity + PhysX communicating with ROS

詳細マニュアル

OperaSim-PhysXマニュアル

概説

• 本シミュレータは自律施工技術開発基盤OPERA（Open Platform for Earth work with Robotics and Autonomy）の一部であり、どなたでも利用可能です
• シミュレータプラットフォームにUnity、物理エンジンにNvidia PhysXを利用しています
• Unityを利用するため、利用者が所属する組織に応じたUnityのライセンスが必要です。詳細はUnityの公式サイトをご確認の上、利用登録をしてください。

インストール方法

1. Unity(ver:2022.3.4f1)のインストール

使用しているPCのOSに応じて以下の通りUnityHubをインストールする

• windows 又は Macの場合: https://unity3d.com/jp/get-unity/download
• Linuxの場合(Linux版は動作確認していない):https://unity3d.com/get-unity/download

2. Projectファイルの開き方とUnity Editorのダウンロード

• UnityHubを起動し、画面右上の「追加」からOperaSim_PhysX(Githubから自身のPCにダウンロードしたもの)選択し、クリックする（初回起動時には数分程度の時間がかかります）。クリックした際に指定のUnity Editorを選択しダウンロードする。

3. Sceneファイルの選択

• デモ用のサンプルSceneファイルがAsset/Scenes/SampleScene.unityにあるので、これを開く.

4. ROS-TCP-Connectorの設定

• UnityEditorの上部ツールバーからRobotics > ROS Settingを開き”ROS IP Address”, “ROS Port”のところにROS側のIPアドレスおよびポート番号(defaultは10000)を入力する
• もしROS2を利用する場合は”Protocol”のところを”ROS1”->”ROS2”へ変更する

5. ROSとの連携方法

• 【初回のみ】ROS側でROS-TCP-Endpointパッケージをcloneし、buildとセットアップを行う。 ROS 1 の場合

  $ cd (rosワークスペース)/src
  $ git clone https://github.com/Unity-Technologies/ROS-TCP-Endpoint.git
  $ cd ./ROS-TCP-Endpoint/
  $ sudo chmod +x setup.py
  $ ./setup.py
  $ catkin build ros_tcp_endpoint
  $ source ../../devel/setup.bash
  

ROS 2 の場合

  $ cd (ros2ワークスペース)/src
  $ git clone -b main-ros2 https://github.com/Unity-Technologies/ROS-TCP-Endpoint.git
  $ cd ./ROS-TCP-Endpoint/
  $ sudo chmod +x setup.py
  $ ./setup.py
  $ cd ../../
  $ colcon build --packages-select ros_tcp_endpoint
  $ . install/setup.bash
  

• ROS側でendpoint.launchを実行する

  $ roslaunch ros_tcp_endpoint endpoint.launch
  

• Unity Editor上部の実行ボタンをクリックする

• ROS側で、対応する建機のunity用launch ファイルを起動する
  • 油圧ショベル

  $ roslaunch zx120_unity zx120_standby.launch
  

• クローラダンプ

  $ roslaunch ic120_unity ic120_standby.launch
  

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• 油圧ショベルとクローラダンプの両方

  $ roslaunch zx120_ic120_standby.launch
  

–> #### ROSと連携時の送受信データ

• Cmd (ROS -> Unity)

• Res（Unity -> ROS）

関節トルクセンサの有効化

各ゲームオブジェクトに設定されたJoint State PublisherスクリプトのEnable Joint Effort Sensorをチェックすることで、joint_statesトピックからeffort値を出力させることができます。

Note 関節トルクセンサは実機では利用できないことが多いのでご注意ください。

パラメータのチューニング方法

関節制御パラメータのチューニング

各関節の制御パラメータは、ゲームオブジェクトのXDriveパラメータを変更することで可能です。

Stiffness（剛性）とDamping（減衰）の各係数は、下の式に用いられます。

加えられるトルク = 剛性係数 * (駆動位置 - ターゲット位置) - 減衰係数 * (駆動速度 - ターゲット速度)

上記、各パラメータの詳しい説明は、Unityの公式マニュアルも参照ください。

https://docs.unity3d.com/ja/2023.2/Manual/class-ArticulationBody.html#joint-drive-properties

関節制御が振動的になった際のシミュレーションパラメータのチューニング

長いリンクのある多関節の重機をシミュレーションする際に、関節制御が振動的になることがあります。 この症状は、以下の調整を行うことで軽減できます。

メニューから Edit > Project Settings... を選択し Physics 項目を選択します。

Default Solver Iterations プロパティの数値を大きな値に変更してください。

粒子シミュレーションの挙動の調整

土砂の粒子シミュレーションのパラメータは、TerrainゲームオブジェクトのSoil Particle Settingで変更できます。

粒子が周囲の粒子と干渉する半径を調整するには、RockPrefabのSphere ColliderのRadius値を変更してください。