ЗАСТОСУВАННЯ СИМУЛЯЦІЙНОГО СЕРЕДОВИЩА GAZEBO ДЛЯ НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ У ГАЛУЗІ РОБОТОТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ

Анотація

У статті обґрунтовано доцільність застосування симуляційного середовища Gazebo як цифрового
науково-експериментального полігону для дослідження автономних робототехнічних систем. Показано, що
науковий потенціал Gazebo полягає не лише у візуалізації руху робота, а у створенні відтворюваного,
параметризованого та метрично контрольованого середовища, у якому можуть бути задані модель світу,
модель робота, сенсорна система, алгоритмічний стек, експериментальні сценарії, протокол дослідження та
масив даних. Запропоновано методологічну схему Gazebo-експерименту у вигляді формалізованого
дослідницького контуру, що поєднує фізичне моделювання, сенсорну генерацію даних, ROS2-інтеграцію, сценарне
варіювання та кількісне оцінювання результатів.
Для підвищення доказовості симуляційного дослідження сформовано систему метрик, яка охоплює
похибку локалізації, похибку побудови карти, час виконання місії, довжину траєкторії, кількість зіткнень,
небезпечних зближень, перепланувань, частку успішних запусків та інтегральний показник ризику місії.
Сформульовано леми про відтворюваність симуляційної конфігурації, метричне спостереження результатів і
порівняння алгоритмічних конфігурацій, на основі яких запропоновано теорему про метричну валідність
симуляційного експерименту в Gazebo.
Проведена модельна апробація на прикладі автономної навігації мобільного робота засвідчила
закономірне погіршення показників ефективності за умов ускладнення сценаріїв і деградації сенсорної
інформації. Отримані результати підтверджують можливість використання Gazebo як проміжної ланки між
теоретичним моделюванням, програмною реалізацією алгоритмів і подальшою фізичною апробацією
робототехнічних систем.