ВІРТУАЛЬНА СИСТЕМА МОДЕЛЮВАННЯ ДЛЯ РОБОТОТЕХНІКИ ТА ПЛАТФОРМ СИМУЛЯЦІЇ ЦИФРОВИХ ДВІЙНИКІВ З ПРИКЛАДОМ СКЛАДСЬКОЇ СИСТЕМИ В UNREAL ENGINE 5

Анотація

Цифрові двійники та високоякісні симулятори стають центральними для проєктування, тестування та експлуатації сучасних робототехнічних систем у промисловості, логістиці та взаємодії людини з роботами. Однак, існуючі порівняльні дослідження зазвичай зосереджуються на одному типі роботів, однотипних завданнях або симуляторі та рідко враховують специфічні для цифрових двійників аспекти, такі як телеметричні конвеєри, інтерфейси операторів або хмарне підключення. У цій статті пропонується уніфікована система оцінки для цифрових двійників, орієнтованих на робототехніку. Проведене дослідження  застосовується до п'яти репрезентативних випадків використання: 1 - малі БПЛА, 2 -  промисловий робот маніпулятор, 3 - логістична ячейка складу з автономними мобільними роботами (AMR), 4 - мобільний маніпулятор на основі HCI/VR, і 5 -  загальний сценарій патрулювання та стикування у приміщенні.
Фреймворк стандартизує вхідні дані (профілі роботів і середовища, визначення завдань, контракти даних цифрових двійників) та вихідні дані (метрики завдань і продуктивності та метрики DT), а також кодує складність завдань через структуровані фази та кроки керування на кожен конкретний епізод. Він реалізований на кількох робототехнічних симуляторах, що  на сьогодні широко використовуються, а саме: Gazebo/gz-sim, Webots, NVIDIA Isaac Sim, CoppeliaSim, та на стеку на базі Unreal Engine 5 (UE5), який поєднує імпорт активів Datasmith, Chaos Physics, Blueprints/Control Rig та інтерфейси UMG/VR.
Як детальне кейс-стаді, в роботі автори втілють логістичний приклад використання складу як цифрового двійника на базі UE5 та демонтрують кількісні результати щодо пропускної здатності замовлень, довжини шляхів, коефіцієнта реального часу, часу кадру, пропускної здатності телеметрії та затримки UI до спрацьовування. Також проаналізовано технічні недоліки, такі як накладні витрати процесора Blueprint і уповільнення, викликані візуальним навантаженням. На всіх платформах і кейсах використання результатів дослідження демонструє компроміси між фізичною точністю, масштабованістю, багатогранністю взаємодії та чутливістю DT, а також призводять до практичних рекомендацій щодо вибору та композиції симуляційних і цифрових стеків для БПЛА, маніпуляцій, логістики та HCI-центричних застосувань. 
Стаття завершується обговоренням обмежень, зокрема спрощення симуляції та апаратної залежності, а також окреслює майбутні кроки до кореляції симулятора до реального та автоматизованого banchmarking.