1. 시뮬레이션 환경 소개

<용어 설명>

<내레이션>

2

지난회차 보기

안녕하세요! 지난 시간에는 VPL에서 나만의 새로운 로봇 엑티버티 생성하기에 대해 알아 보았습니 다. 그럼 이번 회차를 시작하기 전에 앞서 학습한 주요 내용을 기억하고 있는지 확인해 봅시다.

1. Activity 엑티버티

-일반 프로그래밍에서 반복되는 코드들을 하나로 모아 구분하여 이를 호출하여 사용하는 함수 혹 은 메소드와 같은 기능

-Activity 엑티버티를 이용해 반복적인 작업들은 별도의 서브 다이어그램으로 분리해 작성 가능 -Activity 엑티버티는 다른 다이어그램에서 사용 시 하나의 블록으로 표시됨

2. Activity 엑티버티의 입출력 단자

-한 개의 외부 입력을 받는 단자(Action Input pin)

-한 번의 입력에 한번의 출력을 보내는 출력 단자(Result connectin Output Pin)

-헌 번의 입력에 연속적인 출력을 보내는 알림 단자(Notification connectin Output Pin) -메뉴에서 Edit->Actions and Notification에서 설정함

3. Comment 엑티버티

-텍스트 블록을 다이어그램에 추가하는 기능으로 주석과 같이 사용됨 -텍스트 박스에서 표시하기 원하는 텍스트를 입력함

-연결을 지원하지 않으며 다이어그램에 어느 곳이라도 이를 배치가 가능

4. Timer 서비스

-Timer 서비스는 현재 시간을 얻어내고 원하는 시간만큼 데이터 흐름을 지연시키기 위한 서비스 -Get Current Time : 현재 시스템 시간을 반환합니다.

-Wait : 입력된 시간만큼 다음 실행을 지연합니다.

위와 같이 4가지에 대해서 알아 보았습니다. 이것들을 잘 기억하고 다음 회로 넘어 가 봅시다.

<용어 설명>

<내레이션>

3

학습목표

<학습 목표>

1. MSRDS 시뮬레이션 환경을 이해한다.

2. MSRDS 시뮬레이션 환경을 둘러보며 사용방법을 학습한다.

이번 시간은 지능형 로봇 시뮬레이션 환경 소개 및 둘러보기에 대하여 학습해 보겠습니 다.

<주요 학습 내용>

1. MSRDS 시뮬레이션 환경 소개 2. 시뮬레이션 환경 둘러보기

<용어 설명>

<내레이션>

4

1. MSRDS의 시뮬레이션 환경 실행에는 고가의 하드웨어가 필요하다.

2. MSRDS 시뮬레이션은 개발자들이 로봇을 미리 테스트할 수 있는 가상의 환경을 제공한다.

간단한 퀴즈

학습에 앞서 여러분의 사전지식이 어느 정도인지 알아보는 OX퀴즈입니다.

가벼운 마음으로 아래의 내용을 읽고, OX로 답해보기 바랍니다.

확인

O / X

1번 정답: X

MSRDS의 시뮬레이션 환경 실행에는 고가의 하드웨어가 필요하지 않습니다.

표준 PC 와 삼차원 게임이 동작하는 그래픽카드 정도면 충분합니다.

2번 정답 : O

MSRDS 시뮬레이션은 개발자들이 로봇을 미리 테스트할 수 있는 가상의 환경을 제공합니다.

O / X

<용어 설명>

<내레이션>

5

Lesson. MSRDS 시뮬레이션 환경 소개

MSRDS 시뮬레이션 환경에 대해 학습해 보겠습니다.

1. MSRDS 시뮬레이션 환경 소개 2. 시뮬레이션의 사용 환경

<용어 설명>

<내레이션>

로봇을 개발하는데 있어서 하나의 심각한 문제는 로봇 자체가 고가의 하드웨어이고 대부분 한 대 밖에 없어 개발된 프로그램들을 충분한 테스트 하기 위해서는 많은 기간과 비용이 소요됩니다. MSRDS는 이러한 문제를 해결하고 개발자들에게 사전에 충분히 테스트할 수 있고, 재현할 수 있 는 환경을 제공하기 위해 시뮬레이션 환경을 제공합니다. MSRDS의 시뮬레이터는 물질세계에서의 로봇에 적용되는 중요한 요소들을 시뮬레이션 상황에서 구현해 낼 수 있습니다. 기본적으로, 공간과 중력, 마찰, 탄성 계수뿐 만이 아니라, 모터와 센서 등의 기본적인 작용 등도 구현이 가능합 니다.

1. 시뮬레이션 환경 소개

MSRDS 시뮬레이션 환경에서 로봇 팔과 장애물들 -로봇 자체가 고가의 하드웨어이고 대부분 한 대 밖에 없어 개발된 프로그램들을 충분한 테스트하기 위해서는

많은 기간과 비용이 소요됨

-개발자들에게 사전에 충분히 테스트할 수 있고, 재현할 수 있는 환경을 제공하기 위해 시뮬레이션 환경을 제 공함

-물질세계에서의 로봇에 적용되는 중요한 요소들을 시뮬레이션 상황에서 구현함

<용어 설명>

<내레이션> MSRDS의 시뮬레이션 환경은 Ageia사의 PhysX 엔진과 Microsoft XNA 프레임워크를 기반으로 하여 하드웨어 로봇과 동일하게 작동되는 소프트 웨어 로봇을 시뮬레이터 상에서 개발할 수 있도록 하였습니다.

시뮬레이터는 로봇 개발에 있어서 기간과 비용을 대폭 감소시키고, 개발 결과물에 대한 생산성과 품질을 대폭 향상시킬 것입니다. 또한 하드웨어 로봇 없이 시뮬레이션 환경 구성만으로 로봇 주행 알고리즘 연구와 같은 다양한 형태의 전문화된 연구에도 활용될 수 있어 지능형 서비스에 특화 된 개발이 가능하도록 지원합니다.

MSRDS 시뮬레이션 환경에서는 간단한 물리 객체(Entity)의 추가를 통해 로봇에 필요한 모터, 휠, 센서 등의 기능들을 손쉽게 구현해 낼 수 있습니 다.

로봇 객체의 구현 화면

- 시뮬레이터는 로봇 개발에 있어서 기간과 비용을 감소시키고, 개발 결과물 에 대한 생산성과 품질을 대폭 향상시킴

-하드웨어 로봇 없이 시뮬레이션 환경 구성만으로 로봇 주행 알고리즘 연구 와 같은 다양한 형태의 전문화된 연구에도 활용가능

-간단한 물리 객체(Entity)의 추가를 통해 로봇에 필요한 모터, 휠, 센서 등의 기능들을 손쉽게 구현가능

-동시에 여러 대의 로봇을 시뮬레이션 하고 각각의 로봇들을 제어하는 작업 들을 손쉽게 구현가능

<용어 설명>

<내레이션>

또한 프로그램으로 사물을 그리거나 설계 데이터를 변환하여 손쉽게 반영할 수 있어, 테이블, 벽과 같은 단순한 형태의 물체에서 산, 건물과 같은 복잡한 형태의 환경 등을 추가하거나 설정 할 수 있습니다.

MSRDS의 시뮬레이션 환경은 동시에 여러 대의 로봇을 시뮬레이션 하고 각각의 로봇들을 제어하는 작업들을 손쉽게 진행할 수 있습니다.

간단한 사물에서 지형까지 다양한 환경 추가

여러대의 로봇들을 동시에 구현한 시뮬레이션 화면

<용어 설명>

<내레이션>

MSRDS 시뮬레이션 환경을 경험해 보기 위해서는 MSRDS의 시작 메뉴 중에서 Visual Simulation Environment 2008 R2 Express 메뉴를 클릭한 후 하부 메뉴 중 iRobot Create Simulation을 선택하여 실행합니다. MSRDS 시작 메뉴에는 시뮬레이션 환경을 처음 접하는 개발자가 시뮬레이션 환경을 이해할 수 있도록 대표적인 시뮬레이션 활용 사례들을 모아 놓았습니다.

시뮬레이션 환경은 MSRDS의 하나의 파트너 서비스로서 개발자가 개발한 시뮬레이션 모듈이 실행될 때 같이 실행되며, 일반적으로 서비스를 구 동하는데 사용되는 설정 파일인 매니페스트 파일을 통해 해당 시뮬레이션 환경이 구동됩니다.

Action 목록

(1) 시뮬레이션의 실행

시뮬레이션 시작 위치

<용어 설명>

<내레이션>

실행 중간에 보안 경고차이 나타나면 “차단 해제”를 클릭합니다

아래 시뮬레이터가 실행될 때, 왼쪽 마우스 버튼을 클릭한 채로 포인터를 스크린 상에서 움직여 가면서 카메라의 뷰포인트를 변경시킬 수 있습니 다. 이러한 변경은 카메라 자체의 포지션을 변경시키지 않고 단순히 카메라가 바라보는 방향만을 변경시킵니다.

Windows 보안 경고 메시지

시뮬레이션 실행화면

<용어 설명>

<내레이션>

자 이제 시뮬레이션의 사용 환경에 대해 알아보도록 하겠습니다.

MSRDS 시뮬레이션 환경에서는 시뮬레이션 편집, 삭제, 보는 방향 등과 같은 작업을 편리하게 사용할 수 있도록 아래와 같은 메뉴들을 제공합니 다

2. 시뮬레이션의 사용 환경

(1) 메뉴

MSRDS 시뮬레이션 환경에서는 시뮬레이션 편집, 삭제, 보는 방향 등과 같은 작업을 편리하게 사용할 수 있도록 아래와 같은 메뉴들을 제공합니다

MSRDS 시뮬레이션 환경 메뉴

<용어 설명>

<내레이션>

File 메뉴 설명

● Open Scene... – Save Scane As를 통해 저장된 scene 파일을 불러옵니다.

● Save Scene As... – scene 파일을 저장합니다. Scene 파일이 저장될 때, 시뮬레이 터는 scene에 있는 모든 엔터티들의 상태 값을 저장하며, 해당 엔터티와 연관되어 있는 서비스와 관련 매니페스트 정보도 같이 저장됩니다.

● Save Material Changes - 선택된 구성 물질을 저장한다.

● Open Manifest... – 서비스 매니페스트 파일을 불러 옵니다.

● Create Embedded Resources... - scane를 C# 소스로 생성한다.

● Capture Image As... - 현재의 시뮬레이션 상의 뷰를 이미지 파일로 저장합니다.

● Exit Simulator – 시뮬레이터를 종료하고 DSS 노드를 종료합니다.

File 메뉴 -File 메뉴

<용어 설명>

<내레이션>

- View 메뉴

View 메뉴

● Playback Bar - 시뮬레이션을 저장하고 재생하기 위한 기능의 바를 보이도록 합니다.

● Status bar – 상태 바를 숨기거나 표시합니다. 상태 바는 초당 프레임수와 카메라 위치 및 방향 등을 표시합니다.

● Profiler - Profiler UI를 보여 줍니다.

● Look Along – 특정 축을 기반으로 뷰를 설정합니다.

<용어 설명>

<내레이션>

첫번째 4개의 항목들은 시뮬레이션에서의 엔터티들을 어떻게 표시할 것인지에 대해 각각 다른 방법을 보여주며, F2 키를 눌러서 각각의 메뉴를 순차적으로 변경시킬 수 있습니다.

Render 메뉴 - Render 메뉴

● Visual - Full 3D 상태로 표시하며, 각각의 엔터티에 연관된 메시들로 표시되고, 빛과 명암이 표시됩니 다.

● Wireframe – Scene을 wireframe 뷰로 표시합니다. 이 모드에서는 얼마나 많은 폴리곤이 메시를 구성하 는 지, 그리고 폴리곤의 면이 어디에 있는 지에 대한 대략적인 아이디어를 보여줍니다.

● Physics – Scene을 physics 아웃라인 형태로 보여줍니다. 이 모드에서는 각각의 엔터티가 물리엔진에 서 어떻게 표시되는 지를 알 수 있습니다. 만약 물리엔진이 사용 가능하지 않다면 엔터티들이 표시되지 않 을 수 있습니다.

● Combined - Full 3D 뷰와 Physics 뷰를 결합하여 표시합니다. 이 모드에서는 삼차원 메시와 물리 객체 가 잘 매칭되는 지를 확인할 수 있습니다.

● Graphics Settings – Scene이 어떻게 랜더링되는 지에 대한 컨트롤 값을 설정합니다.

<용어 설명>

<내레이션>

카메라 메뉴는 쉽게 개발자가 카메라를 변경하여 보여지는 Scene을 변경하는 기능을 제공합니다. 사용자는 F8키를 눌러 카메라를 순차적으로 변 경할 수 있습니다.

Physics메뉴는 시뮬레이션에서 물리 속성을 설정하거나 해제하는 기능과 물리엔진의 설정 값을 제공합니다.

● Main Camera – 기본적으로 제공되는 카메라로 설정합니다.

● Other cameras – 현재의 시뮬레이션 환경에서 제공되는 카메라가 여러 개인 경우 카메 라의 목록을 보여주고 해당 카메라를 선택할 수 있도록 합니다.

Camera 메뉴

- Physics 메뉴

● Enabled – 시뮬레이션에서 물리 속성을 설정하거나 해제할 수 있습니다.

● Settings – 중력값을 설정하고, 기본 카메라를 강체로 활용할 수 있도록 설정할 수 있습 니다. 만약 카메라 옵션이 설정되었을 경우, 카메라를 움직여서 Scene 안에 있는 물체들 에 충돌시킬 수 있습니다.

Physics 메뉴

<용어 설명>

<내레이션>

- Mode 메뉴

Mode메뉴 항목 안에 있는 메뉴들은 실행 또는 편집 모드로 구성되며 F5키를 통해 모드가 상호 변환됩니다.

● Run - 기본적인 시뮬레이션 실행 모드로 전환합니다.

● Edit – 편집 모드로 전환하여 각각의 엔터티들의 상태를 변경할 수 있도록 합니다. 이 모드에서는 물리 속성이 작용하지 않습니다. (Academic, Standard 버전에서 사용가능함)

Mode 메뉴

● Help Contents – 시뮬레이션 환경에 대한 보다 더 세부적인 정보를 제공하 기 위한 웹페이지를 표시합니다.

● About – 제품의 버전 정보를 표시합니다.

- Help 메뉴

<용어 설명>

<내레이션>

MSRDS 시뮬레이션 환경에서는 단축키와 마우스를 통해서 다양한 형태의 명령들을 수행할 수 있습니다. 시뮬레이터는 단축키에 의해 카메라의 위치를 변경시킬 수 있습니다. 또한 마우스를 이용해 카메라의 바라보는 방향을 변경할 수 있습니다. 카메라 방향변경을 위해 시뮬레이션 창에 마 우스를 가져온 후 왼쪽버튼을 누르고 있는 상태에서 마우스를 상하좌우로 움직이면 카메라의 방향이 마우스의 움직이는 방향으로 회전하게 됩니 다.

이러한 작동은 해당 시뮬레이터 창에 포커스를 가지고 있을 경우에만 가능합니다. 이는 시뮬레이션 창의 맨 위 테두리 색갈이 파란색인 것으로 확 인이 가능합니다.

(2) 단축키 및 마우스

카메라의 위치 변경을 위한 단축키

(해당 시뮬레이터 창에 포커스를 가지고 있을 경우) w 앞으로 이동 s 뒤로 이동

a 왼쪽으로 이동 d 오른쪽으로 이동

q 위로 이동 e 아래로 이동

-마우스를 이용해 카메라 방향을 변경

왼쪽버튼을 누르고 있는 상태에서 마우스를 상하좌우로 움직임(drag)

=> 카메라 방향이 마우스의 움직이는 방향으로 회전

<용어 설명>

<내레이션>

18

문제 : 다음 중 MSRDS 시뮬레이션 환경에 대한 설명으로 거리 가 먼 것은?

① 고가의 로봇 하드웨어 없이 개발된 프로그램을 사전에 충분 한 테스트가 가능

② 물질세계에서의 로봇에 적용되는 중요한 요소들을 시뮬레 이션 환경에서 유사하게 구현해 냄

③ 개발자들에게 로봇 개발 이전에 충분히 테스트할 수 있고, 재현할 수 있는 가상의 환경을 제공함

④ 실재 로봇과 환경을 완벽히 동일한 가상환경을 재현해 냄

정답: 4번

해설: 시뮬레이션 환경은 최대한 실재 환경과 유사하게 구현하지만 완벽하게 동일한 환경은 아닙니다.

정답 확인

돌발! 퀴즈~

<용어 설명>

<내레이션>

19

Lesson. 시뮬레이션 환경 둘러보기

MSRDS 시뮬레이션 환경을 둘러보며 사용방법을 학습해 보겠습니다.

1. Apartment Environment 둘러보기 2. Entities 둘러보기

<용어 설명>

<내레이션>

MSRDS시뮬레이션 환경을 둘러보기 위해서는 MSRDS의 시작 메뉴 중에서 Visual Simulation Environment 2008 R2 Express 메뉴를 클릭한 후 하부 메뉴 Apartment Environment 을 선택하여 실행합니다.

1. Apartment Environment 둘러보기

Entities 실행화면

<용어 설명>

<내레이션>

마우스와 단축키를 이용해 카메라의 바라보는 시점과 위치를 변경해 보며 시뮬레이션 환경을 둘러보기 바랍니다. 단축키를 Shift 키와 함께 누르 면 더욱 빨리 카메라의 위치가 이동하게 됩니다.

마우스와 단축키를 이용한 카메라 시점과 위치 변경

카메라 위치 변경 단축키

단축키를 Shift 키와 함께 누르면 빨리 카메라의 위치 이동 w

앞으로 이 동

s

뒤로 이 동

a

왼쪽으로 이동

d

오른쪽 으로 이 동

q 위로 이동 e

아래로 이동

<용어 설명>

<내레이션>

Render메뉴에서 Wireframe 으로 변경해 본 화면입니다.

Render메뉴에서 Wireframe 으로 변경

<용어 설명>

<내레이션>

자 이제 Entities를 실행해 둘러보도록 하겠습니다.

Entities 실행화면

2. Entities 둘러보기

<용어 설명>

<내레이션>

Render메뉴에서 Physics로 변경해 물리엔진에 사용되는 객체를 확인해 본 화면입니다. 이전 실습과 같이 이 화면에서 카메라 시점과 위치를 이 동해 환경을 둘러볼 수 있습니다.

Render메뉴에서 Physics로 변경

<용어 설명>

<내레이션>

Render메뉴에서 Combined로 변경

<용어 설명>

<내레이션>

Render메뉴에서 Combined로 변경

<용어 설명>

<내레이션>

자 이제, Physics 메뉴에서 Settings선택하면, 오른쪽 그림과 같은 Physics Setting창이 나타납니다. 여기서 여러분은 카메라에 물리적 속성을 부 여하거나 해제할 수 있습니다. 이 옵션을 선택한 경우 여러분은 카메라를 이용해 물체를 실재로 만지고 이동시키킬 수 있습니다. 또한 아래의 Gravity를 거꾸로 설정해 중력을 뒤집을 수 있습니다.

Physics 메뉴에서 Settings선택

<용어 설명>

<내레이션>

현재의 Gravity인 -9.81에서 –를 제거한 후 OK 버튼을 누르면, 중력이 거꾸로 설정되어 물체가 떠오르는 화면을 볼 수 있습니다.

중력이 거꾸로 설정되어 물체가 떠오르는 화면

<용어 설명>

<내레이션>

11회차.avi 동영상을 플레 이 시켜 따라해 본다.

실습 따라해 보기

<용어 설명>

<내레이션>

30

문제 : 다음 ( )에 적당한 단어는?

( ) 메뉴에서 Settings선택하면, 시뮬레이션 환경의 중력(Gravity)을 임의로 설정할 수 있으며, 이 메뉴에서 카메라에 물리적 속성을 넣을 수 있습니다.

정답: Physics

해설: 카메라에 물리적 속성을 부여하거나 시뮬레이션 환경의 중력(Gravity)을 임의로 설정하는 메뉴는 Physics 메뉴입니다.

정답 확인

돌발! 퀴즈~

<용어 설명>

<내레이션>

31

1. MSRDS 시뮬레이션 환경

-시뮬레이터는 로봇 개발에 있어서 기간과 비용을 감소시키고, 개발 결과물에 대한 생산성과 품질 을 대폭 향상시킴

-하드웨어 로봇 없이 시뮬레이션 환경 구성만으로 로봇 주행 알고리즘 연구와 같은 다양한 형태의 전문화된 연구에도 활용가능

-간단한 물리 객체(Entity)의 추가를 통해 로봇에 필요한 모터, 휠, 센서 등의 기능들을 손쉽게 구현 가능

-동시에 여러 대의 로봇을 시뮬레이션 하고 각각의 로봇들을 제어하는 작업들을 손쉽게 구현가능

2. 시뮬레이션의 사용 환경

-File, View, Render, Camera, Physics, Mode, Help 메뉴 -카메라의 위치 변경을 위한 단축키(w, s, a, d, q, e)

3. 시뮬레이션 환경 둘러보기 -Apartment Environment 둘러보기 -Entities 둘러보기

학습요약 및 정리

출력하기

<용어 설명>

<내레이션>

32

문제 2 : 다음 중 MSRDS 시뮬레이션의 View 메뉴의 하위 메뉴 설명 으로 틀린 것은?

① Playback Bar - 시뮬레이션을 저장하고 재생하기 위한 기능의 바를 보이게 함

② Status bar – 상태 바를 숨기거나 표시합니다. 상태 바는 초당 프레임수와 카메라 위치 및 방향 등을 표시.

③ Profiler - Profiler UI를 보여 줍니다.

④ Look Along – 특정 축을 기반으로 시뮬레이션 환경 회전

학습하시느라 수고하셨습니다. 다음의 문제를 풀어보면서 학습한 내용을 점검해볼까요?

아래의 문제에 답해보세요.

정답: 3 번

해설: Save Manifest는 MSRDS 시뮬레이션의 File 메뉴에 속하지 않습니다.

관련학습 보기: Page 12 MSRDS 시뮬레이션 환경 소개 문제 1 : 다음 중 MSRDS 시뮬레이션의 File 메뉴에 속하지 않는 것은?

① Open Scene

② Save Material Changes - 선택된 구성 물질을 저장한다.

③ Save Manifest

④ Open Manifest

정답: 4 번

해설: Look Along은 특정 축을 기반으로 뷰를 설정하는 메뉴입니다.

관련학습 보기: Page 13 MSRDS 시뮬레이션 환경 소개

<용어 설명>

<내레이션>

33

정답: 4

해설: 단축키 d 는 카메라 오른쪽으로 이동에 사용됩니다.

문제 3 : 다음 중 시뮬레이션 환경에서 카메라의 위치 변경을 위한 단축 키로 틀린 것은?

① w : 카메라 앞으로 이동

② s : 카메라 뒤로 이동

③ a : 카메라 왼쪽으로 이동

④ d : 카메라 아래로 이동

관련학습 보기: Page 17 MSRDS 시뮬레이션 환경 소개

<용어 설명>

<내레이션>

34

이번 시간에는 지능형 로봇 시뮬레이션 환경 소개 및 둘러보기에 대해 학 습하였습니다.

1. MSRDS 시뮬레이션 환경 소개 2. 시뮬레이션 환경 둘러보기

다음 시간에는 시뮬레이션과 VPL을 이용한 로봇제어에 대해 학습하도록 하겠습니다.

1. 매니페스트를 이용한 특정 로봇 시뮬레이션 사용 2. 심플대쉬보드로 로봇제어

<용어 설명>

<내레이션>

35

프랑스의 Robosoft사에서 MSRDS 시뮬레이션을 이용해 가상 박물관 을 만들었습니 다. 가상 박물관 내부는 로봇 조종해 이동하며 전시된 미술품들을 감상하도록 되어있 습니다. 여러분도 더욱 열심히 공부해 여러분 만의 훌륭한 시뮬레이션 환경을 직접 만들어 볼 수 있기를 바랍니다.

자료출처: MSRDS 네이버 카페