Avances en el marco de AirSim para aplicaciones industriales

En los campos de investigación e industria, hay una gran necesidad de herramientas de Simulación efectivas. Estas herramientas ayudan a probar y diseñar sistemas que usan varios Sensores, robots móviles y sus Entornos. Una herramienta conocida es el marco AirSim, que es de código abierto y fue creado inicialmente para drones. Aunque la versión original satisfizo muchas necesidades, se necesitaban características adicionales para aplicarlo a tareas más complejas en industrias, como probar nuevos sensores y desarrollar algoritmos para vehículos autónomos.

#Por qué importan las simulaciones

Crear un sistema de simulación que pueda manejar múltiples tipos de sensores y vehículos es un reto. Estas simulaciones son cruciales para varias tareas, como encontrar los mejores lugares para colocar sensores, comprobar qué tan bien funcionan los diseños de sensores y probar algoritmos que guían a los robots. Un marco sencillo y adaptable puede facilitar y acelerar estas tareas.

Existen muchas herramientas comerciales para simulación, pero a menudo son caras y están enfocadas principalmente en sistemas avanzados de asistencia a la conducción. Las alternativas de código abierto permiten a empresas más pequeñas e investigadores académicos usar simulación en una gama más amplia de aplicaciones fuera de la conducción.

#Mejorando el marco AirSim

AirSim ha hecho avances en la simulación en tiempo real. Sin embargo, para nuestras aplicaciones, necesitábamos desarrollar características adicionales. Esto implica añadir nuevos tipos de sensores, diferentes modelos de vehículos y métodos para crear entornos realistas que puedan cambiar de manera dinámica. Esta flexibilidad permite que la simulación se adapte a diversas necesidades industriales.

#Usando tecnología de videojuegos

El auge de motores gráficos en tiempo real, como Unreal y Unity, ha abierto puertas para crear simulaciones detalladas. Estos motores están diseñados para videojuegos, pero sus capacidades se pueden aprovechar para simulaciones. Ejecutar simulaciones en tiempo real asegura que el rendimiento de varios sistemas, como vehículos y sensores, no se retrase.

#Las características de nuestro marco actualizado

Nuestra versión de AirSim, llamada Cosys-AirSim, incluye varias mejoras. Una de las actualizaciones principales es la capacidad de simular más tipos de sensores, como diferentes modelos de cámaras y sensores LiDAR, que miden distancias usando rayos láser. Estas mejoras ayudan a captar datos de sensores más realistas, que son vitales para tareas como mapear entornos y detectar objetos.

También hemos implementado una nueva forma de recoger datos en tiempo real, lo que acelera el proceso de generación de conjuntos de datos para entrenar modelos de aprendizaje automático. Esto permite que múltiples simulaciones se ejecuten al mismo tiempo, produciendo datos valiosos mucho más rápido que en la vida real.

#Creando entornos realistas

Los entornos realistas son clave para mejorar las simulaciones. En nuestro marco actualizado, introdujimos técnicas para construir entornos que pueden cambiar en tiempo real y que se pueden crear rápidamente. Por ejemplo, podemos simular objetos como puertas que pueden abrirse y cerrarse o estantes que pueden ser abastecidos de forma diferente cada vez. También se pueden añadir elementos colocados al azar, como tazas de café o herramientas, para hacer que el entorno se sienta más vivo.

#Generación procedimental

Para probar algoritmos a fondo, es útil tener diferentes variaciones del mismo entorno. Añadimos un método llamado generación procedimental que nos permite crear múltiples versiones de un entorno basado en una lista de objetos. En lugar de colocar cada ítem manualmente, esta técnica automatiza el proceso, lo que ahorra tiempo y hace posible crear varios escenarios sin esfuerzo.

#Aplicaciones del marco mejorado

Las mejoras a Cosys-AirSim se pueden aplicar a muchas aplicaciones industriales. Una área es encontrar la colocación ideal para sensores en un entorno dado. Esto es crucial para tareas como la navegación y localización, donde conocer el entorno es vital para una operación efectiva.

Al generar entornos utilizando algoritmos de aprendizaje automático, también podemos aprender más sobre cómo deberían colocarse estos sensores para minimizar errores. Este proceso permite ajustes rápidos, lo que facilita mejores operaciones de sensores en escenarios del mundo real.

Otra aplicación práctica implica usar datos sintéticos generados a partir de simulaciones para entrenar modelos de reconocimiento de objetos. Por ejemplo, los modelos pueden aprender a distinguir entre objetos estáticos, objetos móviles y objetos dinámicos para asegurar que los algoritmos de navegación funcionen de manera más confiable.

#Avanzando en la tecnología de sensores en el marco

En nuestro marco, nos enfocamos en mejorar el rendimiento de los sensores, específicamente el sensor LiDAR, que se usa ampliamente en vehículos autónomos. La simulación original de LiDAR no era eficiente y carecía de precisión. Al rediseñar esta simulación, pudimos crear una versión más precisa y rápida que puede reflejar mejor las condiciones del mundo real, como cambios en el clima.

#Conclusión

A través de nuestro trabajo en el marco Cosys-AirSim, hemos hecho avances significativos en el desarrollo de una herramienta de simulación que puede atender las diversas necesidades de la industria moderna. Nuestro proyecto no solo mejora el realismo y la flexibilidad de las simulaciones, sino que también proporciona una plataforma para que investigadores y empresas realicen experimentos de manera segura y efectiva.

En el futuro, planeamos seguir mejorando nuestro marco introduciendo nuevos tipos de sensores y características para crear entornos. Este trabajo continuo es crucial mientras buscamos integrar nuestras simulaciones con aplicaciones del mundo real, asegurando que sigan siendo relevantes y útiles para varios campos. Al continuar publicando nuestras conclusiones y actualizaciones como código abierto, esperamos fomentar la colaboración y la innovación en el mundo de la tecnología de simulación.