つくばチャレンジ2020 LT大会で発表した資料です。

1. FutureKreateシミュレータ

2. 出村 賢聖
~2013 : RoboCup Junior
2014 : RoboCup@Home Simulation
2014: つくばチャレンジ初走行
2016 : つくばチャレンジ二回目
2015-2017 : RoboCup@Home
2018 : World Robot Summit
2019 ～ : e-spots大会出場

3. オープンワールドゲーム技術を
利用した大規模エリアロボット
シミュレータ

4. 現行のロボットシミュレータのシミュレーションタスク課題
1. 画像認識
ロボットの画像認識機能をテスト -> Gazebo : OpenCVやTensorflowの画像認
識モデルが現実世界と同様に動作しない
1. HRI
ロボットの点群認識機能をテスト -> Gazebo : 人のモーション解析などをテ
ストしにくい、HRI, ソフトウエア, ハードウエアの連携の大変さ
1. SLAM
ロボットのSLAM機能をテスト -> Gazebo: 地形が完全に平（Plane）

5. 画像認識の解決法 : Unity/Unreal
最新のゲームエンジンを使う : DX11/Vulkan
光をルーメン単位で、現実の光に即した逆二乗の法則でシミュレーショ
ン可能
Unity + ROS + TensorflowでYOLO9000が動作
UnityのROS連携：SIGVerse, ROS#, WebSocket(ROSBridge)

6. HRIの解決法 : SIGVerse
Unity + ROS + Oculus VRでロボットのHRIシミュレーションが可能

7. シミュレータを用いたHRIロボットハードウエア開発
World Robot Summit 2018 Partner Robot Virtual Spaceで発表
https://www.slideshare.net/kenseidemura/connecting-virtual-to-real-robot-with-
sigverse-robot-simulator

8. SLAMの解決法：なし（rosbag）
地形データ(Mapbox / WRLD SDK/ OSM API) : 精度が荒かったり、日本のデータ
が少ない場合がある
建築データ/BIM : オープンな3D建築データが非常に少なく、間取り図は人間が読
むために作られているため情報抽出が非常に大変
3Dスキャン・Photogrammetry : rosbagで十分
大規模エリア(1km^2以上）の走行シミュレーションが難しい
アスファルトのゆがみ・段差等を考慮した現実の地形の走行シミュレーションが
できない（平な）

9. Skyrim(2011年のゲーム) : 現実的な20km^2+の地形
MODというシステムによって
1. 現実の建物をインポート可能
2. テキスチャをphotogrammetry(3Dスキャン)で作成されたものをイン
ポートできる
3. 天候と太陽をシミュレーションできる
4. レイトレーシング可能
5. プログラミング可能

10. 案1 : ゲームにMODとしてROSとロボットモデルを
入れる
問題：ゲーム用の3Dモデル形式が特殊(nif)でCADモデルをメッシュモデルに変換
しただけではゲームにインポート不可能、プログラミング言語が独自言語
(Papyrus)

11. 案2 : プロシージャル生成
数理アルゴリズムで現実の地形に即した大規模エリアを生成
衛星写真に2D Perlin Noiseをマスク処理することによって
現実の衛星写真だけではシミュレーション不可能な1 ~
100cmの段差をシミュレーションできる

12. プロシージャル道路生成
日本の歩道（縁石、アスファルトテキスチャ）、道路を再現
電柱、街灯なども再現

13. プロシージャル都市生成
現在は格子状の都市計画（京都、ニューヨーク系統）をサ
ポート
都市計画は2D Perlin Noiseで生成

14. プロシージャル石・落ち葉配置
2D Perlin Noiseで配置
石の直径は1 ~ 10cmでランダム

15. シミュレータ上のロボットの設定
アプリケーション単体でセンサ・通信設定を行える
（ビルド・configファイル作成不要）

16. サポートしているロボットAPI
1. ROS
2. EV3RT/Athrill（レゴ）：mmap通信とデバッガを用いるこ
とによって、組み込みプロセッサの挙動をアセンブラレ
ベルで物理法則シミュレーションごとステップ実行でき
る

17. 現状の課題
・Google Maps APIでベース地形を生成しようとすると4km^2で6万円請求される
-> マップAPIの代替
・CADモデルを簡易的に3Dモデルに変換できない(fusion360 CADユーザーのみ対
応）
-> URDFインポーターの開発
・UnityのNVIDIA PhyXがCADの拘束条件を記述できない
-> 物理エンジンの代替
・道路ネットワークのランタイム読み込み・プロシージャル生成

18. FutureKreateの要望お待ちしています！
https://forms.gle/quEnYMay8q14k3X4A
facebookページ : https://www.facebook.com/futurekreate