출처 : https://mujoco.org/
MuJoCo (Multi-Joint Dynamics with Contact)
1. MuJoCo를 만든 회사
- 최초 개발: MuJoCo는 블라디미르 코울트호프() 박사가 설립한 러시아의 로보틱스 소프트웨어 회사에서 개발되었습니다.
- 현재 소유: 2021년 Google DeepMind (구 DeepMind Technologies Limited)에 인수되어 현재는 Google DeepMind의 상표로 등록되어 있습니다. 인수 후, 2022년에는 완전 오픈 소스로 전환되어 로봇 공학 커뮤니티에 무료로 제공되고 있습니다.
2. 기능 및 특징
MuJoCo는 빠르고 정확한 물리 시뮬레이션이 필요한 분야를 위해 설계된 고급 물리 엔진입니다.
- 고속 및 고정확성: ANSI C 언어로 작성된 런타임 모듈을 통해 매우 빠른 속도로 시뮬레이션을 수행하면서도 높은 물리적 정확성을 유지합니다.
- 모델 기반 최적화 설계: 단순한 시뮬레이터가 아니라, 모델 기반 최적화() 및 접촉()을 통한 최적화를 위해 처음부터 설계되었습니다.
- 이는 특히 강화 학습(RL)이나 최적 제어와 같은 계산 집약적인 기술에 매우 적합합니다.
- 일반화된 좌표: 조인트()의 물리적 제한을 위반하는 현상을 피하도록 일반화된 좌표에서 시뮬레이션이 이루어집니다.
- 통합된 제약 조건: 볼록 최적화()를 통해 마찰, 관절 한계, 소프트 접촉 등 복잡한 제약 조건을 연속 시간()으로 통일성 있게 처리합니다.
- 다양한 모델링 요소:
- 구동기(): 모터, 근육(), 실린더(), 힘줄() 등 다양한 형태의 동력원을 모델링할 수 있습니다.
- 물체: 입자 시스템(), 천(), 밧줄() 등 다양한 연성 및 강체 물체를 시뮬레이션할 수 있습니다.
- 직관적인 MJCF 형식: 로봇 모델을 정의하기 위한 직관적인 XML 기반 파일 형식( - MuJoCo XML File)을 사용하며, 내장된 모델 컴파일러를 제공합니다.
3. 용도 및 역할
MuJoCo는 주로 AI와 로봇 공학 연구 개발의 핵심 도구로 사용됩니다.
MuJoCo (Multi-Joint Dynamics with Contact) 주요 기능
| 분류 | 기능 (한국어 번역) | 상세 설명 |
| 물리 역학 및 제약 | 일반화된 좌표계 시뮬레이션 | 관절의 물리적 위반()을 피하면서 움직임을 계산합니다. |
| 접촉 상황에서도 잘 정의되는 역동역학 | 물체 간의 접촉이 발생하더라도 로봇의 관절 토크 등을 계산하는 역동역학()이 안정적으로 작동합니다. | |
| 볼록 최적화를 통한 제약 조건 통합 | 부드러운 접촉(), 관절 한계(), 건조 마찰(), 등식 제약 조건() 등을 연속 시간 공식으로 통일성 있게 처리합니다. | |
| 모델링 요소 | 다양한 물체 시뮬레이션 | 입자 시스템, 천(), 밧줄() 및 부드러운 물체()의 시뮬레이션을 지원합니다. |
| 다양한 구동기() 지원 | 모터, 실린더, 근육(), 힘줄(), 슬라이더-크랭크 등 광범위한 동력 메커니즘을 포함합니다. | |
| 계산 효율 및 정확성 | 수치 솔버 선택 옵션 | 뉴턴(), 공액 경사(), 또는 투영된 가우스-자이델() 솔버 중에서 선택할 수 있습니다. |
| 마찰 모델 및 행렬 옵션 | 피라미드형 또는 타원형 마찰 원뿔(), 밀집() 또는 희소() 야코비안() 선택이 가능합니다. | |
| 수치 적분기 선택 옵션 | 오일러() 또는 룽게-쿠타() 수치 적분기 중에서 선택하여 시간 단계 계산을 수행합니다. | |
| 다중 스레드 샘플링 및 미분 근사 | 멀티 스레드를 활용한 샘플링 및 유한 차분() 근사 계산을 지원하여 성능을 향상시킵니다. | |
| 개발자 도구 | 직관적인 XML 모델 형식 (MJCF) | 로봇 모델을 정의하는 직관적인 XML 형식()과 내장된 모델 컴파일러를 제공합니다. |
| 크로스 플랫폼 GUI | OpenGL을 사용한 대화형 3D 시각화 기능을 갖춘 크로스 플랫폼 GUI()를 제공합니다. | |
| 최적화된 런타임 모듈 | ANSI C로 작성되었으며, 성능 최적화를 위해 수동으로 조정된 런타임 모듈을 사용합니다. | |
특징 보충
MuJoCo의 속도, 정확성, 모델링 능력을 뒷받침하는 구체적인 기능은 다음과 같습니다.
| 분류 | 상세 기능 및 특징 |
| 물리 엔진 역학 | - 일반화된 좌표계 시뮬레이션: 관절 위반을 피하면서 움직임을 계산합니다. - 접촉에 강건한 역동역학(): 접촉 상황에서도 역동역학()이 잘 정의됩니다. - 제약 조건()의 통일된 처리: 부드러운 접촉(), 관절 한계(), 건조 마찰() 등을 볼록 최적화()를 통해 연속 시간 공식()으로 통합 처리합니다. |
| 모델링 능력 | - 다양한 구동기(): 모터, 실린더, 근육(), 힘줄(), 슬라이더-크랭크 등 실제와 유사한 다양한 구동 메커니즘을 모델링할 수 있습니다. - 유연한 물체 지원: 입자 시스템, 천(), 밧줄() 및 부드러운() 물체에 대한 시뮬레이션을 지원합니다. - 직관적인 MJCF: 로봇 모델 정의를 위한 직관적인 XML 형식()과 모델 컴파일러를 내장하고 있습니다. |
| 계산 및 실행 | - 솔버() 선택: 뉴턴(), 공액 경사(), 또는 투영된 가우스-자이델() 솔버 중에서 선택할 수 있습니다. - GPU 가속화 (): NVIDIA와 협력하여 GPU를 통해 MuJoCo의 계산을 가속화하는 MJX 모듈을 개발하여 고성능 병렬 처리를 지원합니다. |
이 동영상은 MuJoCo 시뮬레이터 설치에 대한 강의를 포함하고 있으며, MuJoCo의 용도 중 하나인 시뮬레이션 환경 구축에 대한 이해를 돕습니다.
https://www.youtube.com/watch?v=Gy7tXLQaoYM&t=4s
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