La simulación modela el comportamiento de los robots en un entorno virtual. Utiliza motores de física para calcular cómo se mueven, colisionan y responden los objetos a las fuerzas. Los ingenieros prueban los algoritmos de control, los planes de movimiento y las políticas de aprendizaje automático en la simulación antes de ejecutarlos en hardware real.

La simulación ahorra tiempo y dinero. Un robot que falla en la simulación no cuesta nada. Un robot que falla en el hardware sí cuesta dinero y provoca tiempos de inactividad. La simulación también permite a los ingenieros probar escenarios demasiado peligrosos o poco frecuentes para reproducirlos en la realidad: un fallo en un sensor, que una persona se interponga en el camino del robot, un corte de energía. Pueden ejecutar miles de pruebas en paralelo en un clúster.

Herramientas de simulación

• Gazebo: código abierto, integración con ROS.
• MuJoCo: física rápida, aprendizaje por refuerzo.
• Isaac Sim: NVIDIA, aceleración por GPU, fotorrealista.
• PyBullet: Python, fácil de usar, investigación.
• Webots: educativos y multiplataforma.

La principal limitación es la brecha entre la simulación y la realidad. La simulación nunca es perfecta. Los modelos de fricción son aproximados. El ruido de los sensores se simplifica. La dinámica de contacto es difícil de simular con precisión. Una política que funciona en la simulación puede fallar en el hardware. Los ingenieros utilizan la aleatorización de dominio para hacer que las políticas sean robustas. Aleatorizan la masa, la fricción, el ruido de los sensores y la iluminación durante el entrenamiento. El mundo real se convierte en una variación más. Algunos sistemas utilizan la identificación del sistema para ajustar la simulación y que coincida con el robot real. Otros utilizan el aprendizaje residual, donde el robot real corrige los errores de la simulación. La simulación no reemplaza las pruebas en el mundo real. Es un filtro que detecta la mayoría de los problemas antes de que lleguen al hardware. Los problemas restantes son los que importan.