From simulation to real-world deployment: Unity Simulation Pro early access
Isaac Seah - Unity Technologies
Principal Technical Product Manager
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로봇 공학 팀은 자율 주행 검증 및 제조 디지털 트윈부터 수술 기기 개발에 이르기까지 다양한 과제를 해결하기 위해 수년간 Unity Industry 기반으로 개발 작업을 진행해 왔습니다. 그 과정에서 각 팀은 동일한 문제들을 독립적으로 해결했습니다. 로봇의 외형적 특징은 수작업으로 다시 설계해야 했고, 센서는 처음부터 새로 작성해야 했으며, ROS와 같은 개방형 표준과의 통합도 구축하고 유지 관리해야 했습니다. Unity Simulation Pro 이러한 기능들을 하나의 지원되는 패키지로 통합함으로써, 팀이 시뮬레이션 인프라 구축에 소요하는 시간을 줄이고 로봇 시스템 검증에 더 많은 시간을 할애할 수 있도록 지원합니다.
오늘 저희는 이러한 워크플로우에 맞춰 개발된 유니티의 로봇 시뮬레이션 패키지인 Unity Simulation Pro 얼리 액세스로 출시합니다. Unity Simulation Pro 는 Unity 6.3 이상 버전과 호환되며 Unity Industry 라이선스 필요합니다.
Simulation Pro 에 포함된 내용
Simulation Pro 는 개발자가 Unity 에서 로봇 시스템을 직접 가져오고 시뮬레이션하고 반복 작업을 수행할 수 있도록 지원하는 완벽한 로봇 공학 툴킷 입니다. 이 패키지는 센서 시뮬레이션 및 로봇 훈련부터 로봇 시스템의 가상 시운전에 이르기까지 광범위한 사용 사례에 대한 지원을 강화하여 Unity 사용하여 로봇 시뮬레이션 및 애플리케이션을 구축하는 것을 그 어느 때보다 쉽게 만들어 줍니다.
간략히 말하자면, 다음과 같은 내용이 포함됩니다.
- URDF(Unified Robot Description Format) 임포터는 드래그 앤 드롭 방식으로 로봇의 기존 물리적 설명과 운동학적 체인을 그대로 Unity 에 가져올 수 있는 도구입니다.
- LiDAR, 이미지 및 관성 측정 장치(IMU) 구성을 포함한 센서 시뮬레이션을 별도의 설정 없이 바로 사용할 수 있습니다.
- ROS 2 호환성 , Unity Robot Operating System 2(ROS 2) 기반 시스템에 연결합니다.
- 그래픽 인터페이스 없이 시뮬레이션을 실행하고 기존 하드웨어에서 병렬로 확장할 수 있도록 헤드리스 Linux 빌드 대상을 제공합니다 .
“로봇 공학 팀들이 Unity 선택한 이유는 실시간 렌더링, 정확한 물리 엔진, 그리고 신뢰할 수 있는 센서 시뮬레이션이 필요했기 때문입니다. 본질적으로 그들이 원했던 것은 로봇을 연구실에서 현실 세계로 원활하게 이전할 수 있는 기반을 마련하는 것이었습니다. Simulation Pro 는 바로 그러한 기반이며, Unity Industry 고객은 지금 바로 이를 이용할 수 있습니다. ”
Alex Blum - Unity
Chief Operating Officer로봇 공학 분야에서 팀들이 Unity 활용하는 방법
시험 차량 없이 자율 주행 검증하기
TIER IV는 접근성과 확장성을 개선하기 위해 개발을 개방함으로써 자율주행을 모든 사람이 이용할 수 있도록 노력하고 있습니다. 이러한 비전을 뒷받침하기 위해 TIER IV는 Unity 로 개발된 오픈 소스 시뮬레이터인 AWSIM을 구축했습니다. AWSIM은 팀이 오픈 소스 자율 주행 소프트웨어인 Autoware를 보다 현실적이고 효율적인 환경에서 테스트, 검증 및 최적화할 수 있도록 지원합니다.
자율 주행 시뮬레이션은 일반적인 대화형 3D 애플리케이션과는 달리 렌더링에 상당한 부담을 줍니다. 모든 프레임이 여러 고해상도 센서에 실시간으로 데이터를 제공해야 하기 때문입니다. 일부 AWSIM 시나리오에서는 센서 정확도를 유지하면서 8대 이상의 카메라를 동시에 작동시켜야 하는데, 표준 최적화 기술만으로는 이를 달성할 수 없습니다. Unity 에서 작업하는 팀은 이러한 부하를 처리하기 위해 여러 가지 특수 최적화 기능을 개발했습니다. 프레임 급증을 완화하기 위해 카메라 간 렌더링을 분산시키고, 프레임당 더 많은 리소스를 할당하기 위해 시간 스케일 제어 기능을 사용하며, 에셋 최적화를 구현하고, 정확도와 프레임 속도 사이의 균형을 맞추기 위해 단일 프로젝트 내에서 다양한 렌더링 파이프라인을 사용할 수 있는 유연성을 확보했습니다.
TIER IV는 Unity 작업 시스템과 내장 물리 엔진을 활용하여 차량, 교통 및 보행자 시뮬레이션 전반에 걸쳐 실시간 성능을 유지했습니다. 하드웨어 인 더 루프 테스트를 위해, 팀은 원시 센서 패킷을 분석하고 Unity 에서 동일한 출력을 재현하여 카메라 센서 설정을 실제 테스트 차량에 배포하기 전에 테스트할 수 있도록 했습니다. 이를 통해 실제 테스트 차량에 적용하기 전에 테스트 시간을 단축하고 도로 주행 테스트 비용을 절감할 수 있었습니다.
CAD 시스템이 없는 공장에서 생산된 라벨이 부착된 프레임 10만 개
한국산업기술연구원(KITECH)은 사람과 로봇이 제조 현장을 공유하는 방식을 이해하는 인공지능을 위한 학습 데이터가 필요했습니다. 이는 현실 세계에서 수집하기 가장 어려운 데이터 세트 중 하나입니다. 잘 운영되는 공장은 작업자와 기계가 근접하는 상황이 절대 발생하지 않도록 설계되어 있으며, 그러한 상황을 반복적으로 연출하여 촬영하는 것은 현실적인 선택이 아닙니다.
근접도를 측정하려면 비디오, 깊이, 로봇 관절 및 사람의 자세 정보가 모두 동일한 순간에 존재해야 했으며, 그래야 거리 및 안전 구역 레이블을 일관되게 계산할 수 있었습니다. 우선, KITECH는 CAD 자료가 없었기 때문에 포인트 클라우드 스캔을 기반으로 금속 주조 공장의 디지털 트윈을 구축했습니다 . 그 후 연구팀은 해당 디지털 트윈 위에 물리, 센서 및 시뮬레이션 시스템을 구축했습니다. 센서 장비는 실제 장비와 동일한 맞춤형 센서 구성 요소를 사용하여 모든 관측값이 하나의 시뮬레이션 클록을 공유하도록 했습니다.
또한 그들은 로봇 시뮬레이션을 위해 Unity의 Articulation Body 구성 요소를 활용하여 기록된 관절 궤적을 재생함으로써 관성과 접촉을 함께 계산하고, 동작이 단순히 그럴듯한 것이 아니라 물리적으로 타당하도록 했습니다.
이러한 물리적 사실성 덕분에 KITECH는 14주 만에 10만 개 이상의 사전 라벨링된 훈련 프레임을 자동으로 생성할 수 있었으며, 이를 통해 실제 공장 현장에서 위험한 근접 시나리오를 수동으로 연출할 필요성을 없애고 시뮬레이션 결과를 실제 환경으로 안정적으로 전환할 수 있었습니다.
로봇 보조 수술 디지털 트윈
메드트로닉은 휴고 로봇 보조 수술 시스템의 디지털 트윈을 기반으로 Unity) 에서 데이터 로깅 및 재생 파이프라인을 구축하여 전 세계 5개 지역에서 진행된 195건의 시술 데이터를 수집했습니다.
“"Unity 는 모든 프로토타입 제작을 위한 첫 번째 관문으로, 이를 통해 외과의사들에게 신속하게 제품을 선보일 수 있습니다."”
Matthew Euliano - Medtronic
Senior Software Engineer
녹음된 내용은 엔지니어와 연구원들이 재사용할 수 있는 데이터 세트가 되었습니다. 수술실 접근을 기다리는 대신, 의료진은 녹화된 시술 영상을 불러와서 꼼꼼히 살펴보고, 관련 순간을 분리해내어 다양한 각도에서 검토할 수 있습니다. 동일한 데이터는 절차 데이터를 기록하여 새로운 AI 모델을 훈련하고 차세대 장치 설계에 정보를 제공하는 결정론적 재생을 지원했으며, 따라서 각 기록은 절차 자체가 종료된 후에도 오랫동안 가치를 창출합니다.
이용 가능 여부 및 가격
- Simulation Pro 9월 22일 화요일부터 얼리 액세스로 이용 가능합니다. Unity Simulation Pro 얼리 액세스에 등록하세요 .
- Simulation Pro 는 Unity 6.3 이상 버전과 호환되며 Unity Industry 라이선스 필요합니다.
- Simulation Pro 는 Unity의 URDF 임포터, 기본 제공되는 센서, ROS 2 지원 및 헤드리스 Linux 빌드 대상을 포함하는 완벽하게 지원되는 패키지입니다. Unity Simulation Pro 패키지 문서를 살펴보세요 .
- Unity Academy 에서는 로봇 공학을 처음 시작하는 팀을 위한 학습 과정을 제공합니다. Unity Academy 에서 로봇 공학 학습 과정을 살펴보세요 .
저희는 특히 제조, 물류, 창고 및 기타 첨단 로봇 분야에서 대규모 로봇 검증, 센서 테스트 또는 합성 데이터 생성을 수행하는 팀의 이야기를 듣고 싶습니다.
Unity Discussions 에서 Unity Simulation Pro 개발팀과 소통하세요 . 저희는 여러분이 만들고 있는 것에 대해 더 자세히 알아볼 수 있기를 기대합니다.