باب 10: سمولیشن کی دنیا بنانا
روبوٹ کے چلنے سے پہلے، اسے چلنے کے لیے ایک دنیا کی ضرورت ہوتی ہے۔ SDF (Simulation Description Format) نہ صرف روبوٹ کو، بلکہ پورے ماحول کو بیان کرتا ہے: زمینی سطحیں (ground planes)، رکاوٹیں، روشنی، فزکس پیرامیٹرز، اور سینسر ماڈلز۔
Gazebo ورلڈ فائل کو ایک 3D اسٹیج سمجھیں۔ آپ کا URDF سے بیان کردہ روبوٹ اس اسٹیج پر ایک اداکار ہے۔ اسٹیج کو منظر نامے (دیواریں، میزیں، درخت)، روشنی (سورج، لیمپ)، فزکس کے اصول (کشش ثقل کی سمت، ٹکراؤ کی خصوصیات)، اور کبھی کبھی دوسرے روبوٹس یا انٹرایکٹو اشیاء کی بھی ضرورت ہوتی ہے۔
یہ باب آپ کو مکمل سمولیشن دنیا بنانا سکھائے گا۔ آپ SDF ڈھانچے اور ورلڈ پراپرٹیز کو سمجھنے سے آغاز کریں گے۔ پھر آپ Gazebo Fuel (3D ماڈلز کا ایک آن لائن ذخیرہ) سے پہلے سے بنے ہوئے ماڈلز سے دنیاؤں کو بھریں گے۔ آپ حقیقت پسندانہ رویے کے لیے فزکس انجن کو کنفیگر کریں گے۔ آخر میں، آپ ورلڈ ڈیزائن کو تیز کرنے اور پروڈکشن کے معیار کی سمولیشنز کی طرف بڑھنے کے لیے AI تعاون کا استعمال کریں گے۔
اسباق
سبق 10.1: SDF ورلڈ کی بنیادی باتیں
ورلڈ کی تفصیل میں آپ کا پہلا قدم۔ آپ سیکھیں گے کہ SDF کیا ہے، یہ URDF سے کیسے مختلف ہے، اور ایک مکمل ورلڈ فائل کن اجزاء پر مشتمل ہوتی ہے۔ اہم تصورات: ورلڈ ڈھانچہ، گراؤنڈ پلین، لائٹنگ، فزکس پیرامیٹرز، گریوٹی کنفیگریشن۔
وقت: 60 منٹ | مہارت: A2 | ہارڈ ویئر: ٹائر 1 (کلاؤڈ)
سبق 10.2: فیول سے ماڈلز شامل کرنا
Gazebo Fuel پہلے سے بنے ہوئے 3D ماڈلز (میزیں، کرسیاں، عمارتیں، نباتات، روبوٹس) کا ایک آن لائن ذخیرہ ہے۔ ہر چیز کو شروع سے بنانے کے بجائے، آپ سیکھیں گے کہ اپنے ورلڈز میں ماڈلز کو کیسے تلاش کرنا، شامل کرنا اور پوزیشن کرنا ہے۔ عملی کام: فیول میں تلاش کریں، SDF میں include سٹیٹمنٹس لکھیں، ماڈلز کو درست طریقے سے پوزیشن اور اسکیل کریں۔
وقت: 60 منٹ | مہارت: A2 | ہارڈ ویئر: ٹائر 1 (کلاؤڈ)
سبق 10.3: فزکس کنفیگریشن
SDF فائلیں فزکس انجن (DART، ODE، Bullet)، سٹیپ سائز، رگڑ کے گتانک (friction coefficients)، اور رابطے کے پیرامیٹرز کو مخصوص کر سکتی ہیں۔ غلط فزکس سیٹنگز عدم استحکام کا سبب بنتی ہیں: روبوٹس فرش سے نیچے گر جاتے ہیں، اشیاء تیزی سے جھٹکے کھاتی ہیں، یا سمولیشنز پھٹ جاتی ہیں۔ آپ پیرامیٹرز سیکھیں گے، سمجھیں گے کہ ہر ایک کیا کرتا ہے، اور عام فزکس کے مسائل کو ڈیبگ کریں گے۔
وقت: 60 منٹ | مہارت: B1 | ہارڈ ویئر: ٹائر 1 (کلاؤڈ)
سبق 10.4: AI کے ساتھ ورلڈ بنانا
اب جب آپ دستی ورلڈ تخلیق کو سمجھ گئے ہیں، تو AI تعاون کا فائدہ اٹھائیں۔ قدرتی زبان میں مطلوبہ ماحول بیان کریں، درستگی اور مکمل پن کے لیے AI سے تیار کردہ SDF کا جائزہ لیں، ورلڈ کنفیگریشنز کو تیزی سے بہتر بنانے کے لیے AI کے ساتھ تکرار (iterate) کریں۔ یہ سبق سمولیشن ڈیزائن میں تفصیلات پر مبنی سوچ (specification-first thinking) کی طاقت کو ظاہر کرتا ہے۔
وقت: 60 منٹ | مہارت: B1 | ہارڈ ویئر: ٹائر 1 (کلاؤڈ + AI معاون)
سیکھنے کے نتائج
باب 10 مکمل کرنے پر، آپ یہ کر سکیں گے:
- SDF ڈھانچے کو سمجھنا اور یہ کیسے سمولیشن ماحول کو بیان کرتا ہے
- گراؤنڈ پلینز، لائٹنگ، اور فزکس کنفیگریشن کے ساتھ SDF ورلڈ فائلیں بنانا
- پہلے سے بنے ہوئے 3D ماڈلز سے ورلڈز کو بھرنے کے لیے Gazebo Fuel کا استعمال کرنا
- سمولیشن کی جگہ میں ماڈلز کو درست طریقے سے پوزیشن اور اسکیل کرنا
- حقیقت پسندانہ روبوٹ-ورلڈ تعامل کے لیے فزکس انجن کو کنفیگر کرنا
- عام فزکس عدم استحکام کے مسائل کو ڈیبگ کرنا
- ورلڈ ڈیزائن کو تیز کرنے اور مؤثر طریقے سے تکرار کرنے کے لیے AI تعاون کا استعمال کرنا
پیشگی ضروریات
باب 9 (روبوٹ کی تفصیل کے فارمیٹس) مکمل۔ آپ URDF ڈھانچے کو سمجھتے ہیں اور روبوٹس کو بیان کر سکتے ہیں۔ XML نوٹیشن سے واقفیت مددگار ہے لیکن ضروری نہیں—سبق 10.1 آپ کو وہ سکھائے گا جس کی آپ کو ضرورت ہے۔
تجویز کردہ: سمولیشن دنیاؤں کی اہمیت کے بارے میں ترغیب کے لیے باب 8 (سمولیشن کے تصورات)۔
ہارڈ ویئر
| ٹائر | آپ کو کیا چاہیے | آپ کو کیا ملے گا |
|---|---|---|
| 1 (کلاؤڈ) | کوئی بھی لیپ ٹاپ | The Construct کلاؤڈ Gazebo کے ذریعے مکمل کورس |
| 2 (مقامی) | Ubuntu 22.04 + RTX GPU | تیز تکرار کے لیے مقامی Gazebo، NVIDIA Isaac Sim کی تیاری |
ماڈیول کی پیش رفت
باب 9 → باب 10 → باب 12 → باب 13
- باب 9 روبوٹ کی تفصیلات (URDF) سکھاتا ہے
- باب 10 ماحول کی تفصیلات (SDF) سکھاتا ہے — آپ یہاں ہیں
- باب 12 روبوٹس اور دنیاؤں کو ROS 2 سے جوڑتا ہے
- باب 13 کیپ اسٹون: حقیقت پسندانہ سمولیشن میں مکمل خود مختار نظام
باب 9 سے آپ کے URDF روبوٹس یہاں آپ کی بنائی ہوئی SDF دنیاؤں میں چلیں گے۔ باب 12 تک، آپ ROS 2 کمانڈز شائع کریں گے جو ان روبوٹس کو ان دنیاؤں میں کنٹرول کریں گے۔
اہم تصورات
SDF بمقابلہ URDF
- URDF: صرف انفرادی روبوٹس کو بیان کرتا ہے (لنکس، جوائنٹس، جیومیٹری، خصوصیات)
- SDF: مکمل دنیاؤں کو بیان کرتا ہے (روبوٹس + ماحول + فزکس + لائٹنگ)
Gazebo Fuel
https://app.gazebosim.org/fuel پر آن لائن ماڈل ذخیرہ جس میں ہزاروں 3D ماڈلز (مفت اور اوپن سورس) شامل ہیں
فزکس انجن
- DART (ڈیفالٹ، سب سے زیادہ مستحکم)
- ODE (اوپن ڈائنامکس انجن)
- Bullet (فزکس انجن)
ہر ایک کی استحکام کی خصوصیات اور کمپیوٹیشن لاگت مختلف ہوتی ہے۔
سمولیشن سے حقیقت تک منتقلی (Sim-to-Real Transfer)
سمولیشن فزکس کو حقیقت پسندانہ دنیا کی فزکس سے درست طریقے سے مشابہت رکھنی چاہیے، ورنہ سمولیشن میں تربیت یافتہ کنٹرول الگورتھم حقیقی روبوٹس پر ناکام ہو جائیں گے۔ یہ باب حقیقت سے سمولیشن کو ملانے پر زور دیتا ہے۔