NVIDIA Isaac Sim 完全入门指南：从零开始掌握机器人仿真

最新推荐文章于 2025-10-04 21:22:24 发布
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#ROS2 #机器人 #具身机器人 #无人机 #Omniverse

前言：为什么选择 NVIDIA Isaac Sim？

在机器人技术和人工智能飞速发展的今天，仿真技术已成为开发和测试机器人系统不可或缺的工具。NVIDIA Isaac Sim 作为一款基于 Omniverse 平台构建的高性能机器人仿真工具包，正受到越来越多开发者和研究人员的青睐。

Isaac Sim 不仅仅是一个简单的模拟器，它是一个完整的机器人开发生态系统，提供了从虚拟环境构建、物理精确模拟到传感器数据生成和机器学习模型训练的全套工具链。无论是学术研究还是工业应用，Isaac Sim 都能提供强大的支持。

本指南将全面介绍 Isaac Sim 的各个方面，从基础安装到高级功能，帮助初学者快速掌握这一强大工具。

1 Isaac Sim 概述与核心概念

1.1 什么是 Isaac Sim？

NVIDIA Isaac Sim 是 NVIDIA Omniverse 平台的机器人仿真工具包，具备构建虚拟机器人世界和实验的关键功能。它为研究人员和从业人员提供了创建健壮、物理精确仿真和合成数据集所需的工具和工作流程。

Isaac Sim 通过 ROS/ROS2 支持导航和操控应用，可以模拟 RGB-D、Lidar 和 IMU 等传感器的传感器数据，用于多种计算机视觉技术，如领域随机化、真值标签、分割和边界框。

1.2 Isaac Sim 的架构

Isaac Sim 建立在两个核心基础之上：

  1. Omniverse Kit：用于构建原生 Omniverse 应用程序和微服务的工具包。

  2. USD (Universal Scene Description)：由皮克斯动画公司制定的通用场景描述格式，是一个高性能可扩展的软件平台，用于协作构建动画 3D 场景。

表：Isaac Sim 的核心组件
组件名称功能描述重要性等级
Omniverse Kit提供基础应用程序框架和核心功能★★★★★
USD 框架处理场景描述、资产管理和协作工作流★★★★★
PhysX 物理引擎提供物理精确的模拟环境★★★★☆
RTX 渲染器提供实时光线追踪和高质量视觉效果★★★★☆
ROS/ROS2 桥接连接仿真环境与机器人操作系统★★★★☆
Python API提供脚本控制和自定义功能扩展★★★★☆

1.3 Isaac Sim 的应用场景

Isaac Sim 在机器人技术领域有广泛的应用：

  • 机器人学习与强化学习：为训练机器学习模型提供合成数据和模拟环境

  • 算法开发与测试：在安全、可控的虚拟环境中开发和验证算法

  • 系统验证：在实际部署前对完整机器人系统进行测试

  • 合成数据生成：生成带有标注的训练数据用于计算机视觉任务

  • 人机协作模拟：模拟人类与机器人互动的场景

2 安装与配置

2.1 系统要求

在安装 Isaac Sim 之前，需要确保系统满足以下最低要求：

表：Isaac Sim 系统要求
组件最低要求推荐要求
操作系统Ubuntu 20.04/22.04 LTSUbuntu 22.04 LTS
CPU8核处理器Intel Core i9 系列 16核或 AMD equivalent
内存16 GB64 GB 或更高
显卡NVIDIA RTX 3070NVIDIA RTX 4080/RTX Ada 6000
显存8 GB16 GB/48 GB 或更高
存储空间50 GB 可用空间1 TB+ SSD
显卡驱动515 或更高版本535.129.03 或更高版本

2.2 安装步骤

Isaac Sim 的安装过程可以分为几个主要步骤：

2.2.1 安装 Omniverse Launcher

首先需要安装 Omniverse Launcher，这是管理 NVIDIA Omniverse 应用程序的中心枢纽。

bash

# 安装 fuse
sudo apt install fuse -y
# 安装 wget
sudo apt install wget -y
# 下载 Omniverse Launcher
wget https://install.launcher.omniverse.nvidia.com/installers/omniverse-launcher-linux.AppImage
# 授予执行权限
sudo chmod +x omniverse-launcher-linux.AppImage
# 运行 Omniverse Launcher
./omniverse-launcher-linux.AppImage:cite[8]
2.2.2 安装 Isaac Sim

通过 Omniverse Launcher 安装 Isaac Sim：

  1. 打开 Omniverse Launcher

  2. 转到 "EXCHANGE" 标签页

  3. 搜索 "Isaac Sim"

  4. 选择最新版本并点击 "Install"

2.2.3 环境配置

安装完成后，需要配置环境变量。编辑 ~/.bashrc 文件，添加以下内容：

bash

# Isaac Sim root directory
export ISAACSIM_PATH="${HOME}/isaacsim"
# Isaac Sim python executable
export ISAACSIM_PYTHON_EXE="${ISAACSIM_PATH}/python.sh":cite[2]

使配置生效：

bash

source ~/.bashrc
2.2.4 验证安装

通过运行 Isaac Sim 来验证安装是否成功：

bash

# 进入 Isaac Sim 目录
cd ~/isaacsim
# 运行 Isaac Sim
./isaac-sim.sh:cite[2]

如果安装成功，Isaac Sim 应用程序应该正常启动。

2.3 常见安装问题及解决方案

表：安装常见问题及解决方法
问题描述可能原因解决方案
启动器无法启动权限问题或依赖缺失确保已安装 fuse 并授予执行权限：chmod +x omniverse-launcher-linux.AppImage
图形界面显示异常显卡驱动不兼容更新显卡驱动到最新版本，确保满足最低要求
应用程序运行崩溃系统内存不足关闭其他占用大量内存的应用程序，增加系统交换空间
USD 文件加载失败文件路径错误或权限问题检查文件路径是否正确，确保用户有读取权限
物理模拟异常物理引擎配置错误检查物理设置，确保已正确配置物理场景

3 用户界面与基本操作

3.1 主界面概述

当首次启动 Isaac Sim 时，你会看到主界面，由多个面板组成：

  • 视口（Viewport）：中央区域，显示当前场景的 3D 视图

  • 舞台（Stage）：右上角面板，显示场景的层次结构（USD 结构）

  • 属性（Properties）：右下角面板，显示当前选中对象的属性

  • 图层（Layers）：管理 USD 图层

  • 内容浏览器（Content Browser）：浏览和添加资产

3.2 基本导航控制

在 3D 视口中导航是使用 Isaac Sim 的基础技能：

表：视口导航控制
操作鼠标控制键盘快捷键
旋转视角Alt + 左键拖动无
平移视角Alt + 中键拖动无
缩放视角Alt + 右键拖动 或 滚轮无
聚焦选中对象无F
快速移动视角无WASD 键（需先点击视口）
提升/降低视角无Q 和 E 键

3.3 对象操作

在 Isaac Sim 中操作对象是场景构建的基础：

3.3.1 变换操作

使用快捷键或工具栏工具可以对对象进行变换操作：

  • 移动：按 W 键激活移动工具，拖动坐标轴进行移动

  • 旋转：按 E 键激活旋转工具，拖动旋转环进行旋转

  • 缩放：按 R 键激活缩放工具，拖动立方体进行缩放

注意：当工具图标呈橙色时表示使用本地坐标系，白色表示使用世界坐标系。多次按 W/E 键可在本地和世界坐标系之间切换。

3.3.2 精确变换

除了通过鼠标交互进行变换外，还可以通过属性面板进行精确变换：

  1. 选择要变换的对象

  2. 在右下角的 "属性" 面板中找到 "变换" 部分

  3. 在 "平移"、"旋转" 或 "缩放" 字段中输入精确值

  4. 点击右侧的蓝色方块可以将值重置为默认设置

3.4 工作空间自定义

Isaac Sim 的工作空间高度可自定义。可以添加、移除、停靠和取消停靠面板以适应工作流程：

  1. 添加新视口：顶部菜单栏 > Window > Viewport > Viewport 

  2. 停靠面板：拖动面板标题到目标位置，直到出现蓝色停靠指示器

  3. 重置布局：如果界面混乱，可以通过 Window > Layouts > Default 重置为默认布局

4 创建第一个仿真场景

4.1 创建物理场景

在开始仿真前，需要设置物理场景：

  1. 依次点击 Create > Physics > Physics Scene 添加物理场景

  2. 在 Property > Physics 中修改物理环境属性

  3. 对于简单测试，可以取消选中 Enable GPU Dynamics，并将 Broadphase Type 改为 MBP

表：物理场景重要参数
参数名称功能描述推荐值
Gravity设置重力加速度(0, 0, -9.81) m/s²
Enable GPU Dynamics启用 GPU 加速物理计算简单场景关闭，复杂场景开启
Broadphase Type设置碰撞检测算法类型简单场景使用 MBP，复杂场景使用 PABT
Solver Type设置物理求解器类型默认 PGS 适用于大多数场景
Use Fabric启用布料模拟如需布料模拟则开启
Disable Contact Processing禁用接触处理提升性能但降低物理精度

4.2 添加地面

添加地面是创建仿真环境的重要一步：

  1. 依次点击 Create > Physics > Ground Plane 添加地面

  2. 地面在视口中可能只显示一部分，这是为了减少性能开销

  3. 即使不可见的部分也具有碰撞属性，物体不会穿过地平面

4.3 添加光照

适当的照明对于可视化效果至关重要：

  1. 每个场景都带有默认的环境光照（defaultLight）

  2. 添加额外光照：Create > Light > Dome Light 添加均匀环境光

  3. DomeLight 模拟从所有方向照射的均匀光源，类似于天空光

  4. 可以在属性面板中修改光照的颜色和强度以获得更好的视觉效果

4.4 创建仿真对象

现在开始添加仿真对象：

  1. 创建基本形状：Create > Shapes > Cube Mesh 创建立方体

  2. 可以创建多个物体并将它们随意放置，一些悬空以便观察重力作用

  3. 尝试播放仿真（点击左侧工具栏中的 Play 按钮）

  4. 会发现物体并没有下坠，因为它们还没有物理属性

4.5 添加物理属性

为使物体参与物理仿真，需要添加物理属性：

  1. 在 Stage 面板中批量选中物体

  2. 添加 Physics 里的 Rigid Body with Colliders Preset

  3. 这会为对象引入两个新的属性 API：Static collider 和 dynamics-related rigid body

重要概念：

  • 仅有碰撞体属性而不具备刚体属性的对象会被视作质量无限大的静态碰撞体（如地面）

  • 仅有刚体属性而没有碰撞体属性的对象可以运动但不会与其他物体发生碰撞

4.6 可视化碰撞体

理解碰撞体形状对于调试物理仿真非常重要：

  1. 依次点击 GUI 界面中的眼睛图标 > Show By Type > Physics > Colliders > All

  2. 在视口中启用碰撞体可见模式，观察绿色及紫色线条

  3. 这些线条表示 Isaac Sim 对仿真对象的碰撞体近似

  4. 常见的碰撞体类型有：Convex Hull（凸包）、Box（盒子）、Sphere（球体）等

4.7 运行仿真

现在可以运行仿真了：

  1. 点击左侧工具栏中的 "播放" 按钮开始仿真

  2. 播放按钮会变成 "暂停" 按钮，可用于暂停仿真

  3. "暂停" 按钮下方有 "停止" 按钮，可结束仿真并重置到起始状态

  4. 观察悬空的物体在重力作用下下坠，直到撞击地面

5 物理材质与高级物理特性

5.1 添加物理材质

物理材质决定了物体之间的交互方式，特别是摩擦力和恢复系数：

  1. 依次点击 Create > Physics > Physics Material 创建物理材质

  2. 在添加时会提示选择材质类型：

    • Rigid Body Material：用于模拟刚性物体，不会发生形变

    • Deformable Body Material：用于模拟具有弹性的物体，可以发生形变

    • PBD Particle Material：用于基于位置的动力学的粒子系统

5.2 配置物理材质属性

不同类型的物理材质有不同的属性参数：

表：物理材质重要参数
参数类型参数名称功能描述影响范围
刚性体材质Dynamic Friction动态摩擦系数物体相对运动时的摩擦力
Static Friction静态摩擦系数物体相对静止时的摩擦力
Restitution恢复系数碰撞后能量保留的程度
可变形体材质Young's Modulus杨氏模量材料刚度
Poisson's Ratio泊松比材料横向变形能力
Damping阻尼系数能量消散的速度

5.3 应用物理材质

创建物理材质后，需要将其应用到物体上：

  1. 在 Stage 面板中选择目标物体

  2. 在 Properties 面板中找到 Physics > Material 部分

  3. 将创建的物理材质拖放到 Material 槽中

  4. 或者点击槽旁边的箭头按钮从列表中选择材质

5.4 测试不同物理特性

通过修改物理材质参数，可以创建不同物理行为的物体：

  1. 设置高摩擦系数：创建不易滑动的物体（如橡胶）

  2. 设置低摩擦系数：创建易于滑动的物体（如冰面）

  3. 设置高恢复系数：创建弹性很好的物体（如篮球）

  4. 设置低恢复系数：创建弹性较差的物体（如粘土）

尝试创建不同物理特性的物体并观察它们之间的交互行为，这对于理解物理仿真非常重要。

6 机器人仿真基础

6.1 添加机器人模型

Isaac Sim 提供了多种方式添加机器人模型：

  1. 从内置资产库添加：Window > Examples > Robotics Examples 中选择预设的机器人1

  2. 导入 URDF 文件：File > Import > URDF 导入自定义机器人模型

  3. 导入 MJCF 模型：支持 MuJoCo 的模型格式

表：Isaac Sim 支持的机器人模型格式
格式类型文件扩展名适用场景优缺点
USD.usd, .usda, .usdc原生格式，最佳兼容性高性能，功能完整，但创建复杂
URDF.urdfROS 生态系统广泛使用，但功能有限
MJCF.xmlMuJoCo 仿真器物理参数丰富，但转换可能丢失信息
FBX.fbx通用 3D 格式需转换，可能丢失物理属性
OBJ.obj简单几何格式仅几何信息，无物理属性

6.2 配置机器人属性

添加机器人后，需要配置其物理和控制属性：

  1. 初始状态设置：配置机器人的初始位置、方向、速度以及默认的关节位置和速度

  2. 关节驱动设置：调整关节驱动增益，确保机器人运动稳定

  3. 碰撞体配置：确保机器人的碰撞体正确设置，避免不必要的穿模

6.3 简单机器人控制

通过 Isaac Sim 的 Python API 可以对机器人进行控制：

python

# 示例代码：控制机器人关节
from omni.isaac.examples.base_sample import BaseSample
import numpy as np

class RobotControl(BaseSample):
    def __init__(self) -> None:
        super().__init__()
        # 初始化变量
        self.robot = None
        
    def setup_scene(self):
        # 设置场景
        world = self.get_world()
        world.add_ground_plane()
        # 添加机器人
        from omni.isaac.urdf import URDF
        self.robot = URDF(
            prim_path="/World/Robot",
            name="MyRobot",
            usd_path="/path/to/your/robot.usd",
            position=np.array([0, 0, 1.0])
        )
        
    async def setup_post_load(self):
        # 场景加载后设置
        self.robot_articulation = self.world.scene.add(
            self.robot.prim_path, 
            articulation=1
        )
        # 等待机器人创建完成
        await self.world.play_async()
        
    def on_physics_step(self, step):
        # 物理步进回调
        if self.robot_articulation is not None:
            # 设置关节目标位置
            joint_positions = [0.5, 0.3, -0.2]  # 示例位置
            self.robot_articulation.set_joint_position_targets(joint_positions)

6.4 常用机器人示例

Isaac Sim 内置了多种机器人示例，可以通过以下方式访问：

  1. 点击 Window > Examples > Robotics Examples 打开示例面板

  2. 在 POLICY 部分选择 Humanoid 或 Quadruped

  3. 点击 LOAD 加载人型机器人或四足机器人

表：Isaac Sim 内置机器人示例
机器人类型示例名称控制方式应用场景
人型机器人Humanoid键盘控制：箭头键/数字键双足运动研究
四足机器人Quadruped键盘控制：多种移动键四足 locomotion 研究
机械臂UR10Python API/ROS抓取和操控任务
移动机器人CarterPython API/ROS自主导航研究
无人机QuadrotorPython API空中机器人研究

7 传感器仿真

7.1 传感器类型

Isaac Sim 可以模拟多种传感器，为机器人算法提供合成数据：

表：Isaac Sim 支持的传感器类型
传感器类型数据输出应用场景关键参数
RGB 相机2D 图像视觉导航、目标检测分辨率、FOV、焦距
深度相机深度图像3D 感知、避障深度范围、精度
实例分割相机分割图像计算机视觉训练对象类别标注
Lidar点云数据同步定位与地图构建线数、旋转频率
IMU加速度、角速度姿态估计、惯性导航采样频率、噪声参数
接触传感器接触力信息碰撞检测、力控灵敏度、阈值

7.2 添加和配置传感器

添加传感器的基本步骤：

  1. 通过菜单或 Python API 创建传感器

  2. 配置传感器参数（分辨率、频率、噪声等）

  3. 将传感器附加到机器人上的特定链接

  4. 设置传感器数据订阅或保存方式

python

# 示例代码：添加并配置RGB相机
from omni.isaac.sensor import Camera

# 创建相机
camera = Camera(
    prim_path="/World/Robot/Camera",
    frequency=30,
    resolution=(640, 480),
    position=(0.5, 0, 0.3),
    orientation=(-0.5, 0.5, -0.5, 0.5)  # 四元数表示
)

# 配置相机参数
camera.set_focal_length(24)  # 设置焦距
camera.set_focus_distance(5)  # 设置对焦距离
camera.set_horizontal_aperture(20.955)  # 设置水平孔径

# 添加深度信息
camera.add_depth_output()  # 添加深度输出
camera.add_instance_segmentation()  # 添加实例分割

7.3 访问传感器数据

通过 Python API 可以访问传感器数据：

python

# 获取RGB图像
rgb_data = camera.get_rgb()

# 获取深度数据
depth_data = camera.get_depth()

# 获取实例分割数据
segmentation_data = camera.get_instance_segmentation()

# 获取点云数据（来自Lidar或深度相机）
pointcloud_data = camera.get_pointcloud()

# 处理IMU数据
imu_data = imu.get_imu_data()
linear_acceleration = imu_data["lin_acc"]
angular_velocity = imu_data["ang_vel"]

7.4 合成数据生成

Isaac Sim 的强大功能之一是生成高质量的合成数据用于机器学习训练：

  1. 领域随机化：随机化纹理、光照、物体位置等增加数据多样性

  2. 自动标注：自动生成真值标签，包括边界框、分割掩码、深度信息等

  3. 多视角采集：从多个角度捕获同一场景的数据

  4. 大规模批处理：使用无头模式批量生成大量数据

8 仿真中的机器人学习

8.1 Isaac Lab 简介

Isaac Lab 是 Isaac Sim 的官方机器人学习框架，提供了 API、强化学习、模仿学习等示例。该框架提供了在不同工作流程中设计任务的能力，包括模块化设计，可轻松高效地在模拟功能下创建机器人学习环境。

表：Isaac Lab 主要组件
组件名称功能描述与 Isaac Sim 的关系
任务定义定义强化学习任务基于 Isaac Sim 的场景构建
环境接口提供标准化的环境API封装 Isaac Sim 的物理仿真
奖励函数定义强化学习奖励信号基于 Isaac Sim 的状态信息
观察空间定义智能体观测信息从 Isaac Sim 传感器获取数据
动作空间定义智能体动作空间控制 Isaac Sim 中的机器人

8.2 强化学习训练流程

使用 Isaac Lab 进行强化学习训练的基本流程：

  1. 环境设置：创建训练环境，定义观察空间和动作空间

  2. 算法选择：选择强化学习算法（如 PPO、SAC、TD3）

  3. 策略定义：定义神经网络架构和训练参数

  4. 训练循环：在仿真环境中训练策略

  5. 评估与部署：评估训练好的策略并部署到仿真或真实机器人

8.3 训练示例

以训练宇树 H1 人形机器人为例：

bash

# 进入虚拟环境
conda activate env_isaaclab
# 配置 ISAACSIM 环境
source /{你的路径}/IsaacLab/_isaac_sim/setup_conda_env.sh
# 运行训练代码
./isaaclab.sh -p scripts/reinforcement_learning/rsl_rl/train.py --task Isaac-Velocity-Flat-H1-v0 --headless:cite[1]

8.4 策略导出与部署

训练完成后，可以将策略导出用于部署：

bash

# 运行策略导出代码
./isaaclab.sh -p scripts/reinforcement_learning/rsl_rl/play.py --task Isaac-Velocity-Flat-H1-v0 --num_envs 32:cite[1]

导出的策略可以转换为 ONNX 或 TorchScript 格式，用于在多种平台上部署。

9 高级功能与技巧

9.1 领域随机化

领域随机化是提高仿真到现实转移性能的重要技术：

python

# 示例代码：设置领域随机化
from omni.isaac.core.utils.prims import create_prim
from omni.isaac.core.materials import VisualMaterial
import numpy as np

# 随机化纹理
def randomize_textures():
    textures = ["texture_1.png", "texture_2.png", "texture_3.png"]
    selected_texture = np.random.choice(textures)
    material = VisualMaterial(
        prim_path="/World/RandomMaterial",
        texture_path=selected_texture
    )
    return material

# 随机化光照
def randomize_lighting():
    light_intensity = np.random.uniform(50000, 100000)
    light_color = np.random.uniform(0.5, 1.0, size=3)
    
    return light_intensity, light_color

# 随机化物体位置
def randomize_object_positions(objects):
    for obj in objects:
        new_position = np.random.uniform(-1.0, 1.0, size=3)
        new_position[2] = np.random.uniform(0.5, 1.5)  # Z轴高度
        obj.set_world_pose(position=new_position)

9.2 并行仿真

Isaac Sim 支持并行仿真，大幅提高训练效率：

  1. 多环境仿真：同时运行多个独立环境

  2. GPU 加速：利用 GPU 并行处理物理计算

  3. 无头模式：不使用图形界面，减少资源开销

表：并行仿真配置建议
硬件配置推荐环境数量性能优化技巧
RTX 3070 (8GB)8-16 环境降低分辨率，简化场景
RTX 4080 (16GB)16-32 环境适度纹理质量，使用实例化
RTX Ada 6000 (48GB)32-64 环境最大化利用 GPU 内存
多 GPU 配置64+ 环境使用 NVIDIA NCCL 进行多 GPU 通信

9.3 仿真性能优化

优化仿真性能的技巧：

  1. 简化碰撞体：使用简单的碰撞体近似复杂形状

  2. 细节层次（LOD）：根据距离动态调整模型细节

  3. 实例化：对相同物体使用实例化减少内存使用

  4. 纹理压缩：使用压缩纹理格式减少显存占用

  5. 控制渲染质量：调整抗锯齿、阴影质量等设置

9.4 调试与诊断

Isaac Sim 提供了多种调试和诊断工具：

  1. 调试可视化：显示碰撞体、关节轴、传感器视野等

  2. 性能分析器：识别性能瓶颈，优化仿真设置

  3. 实时统计：显示帧率、物理时间步等实时信息

  4. 日志系统：详细的日志记录，帮助诊断问题

10 仿真到现实（Sim2Real）转移

10.1 Sim2Real 挑战

仿真到现实的转移面临多个挑战：

  • 外观差距：仿真和现实的视觉差异

  • 动力学差距：仿真物理和真实物理之间的差异

  • 传感器差距：仿真传感器和真实传感器输出的差异

  • 执行器差距：仿真执行器和真实执行器性能的差异

10.2 Sim2Real 技术

解决 Sim2Real 挑战的常用技术：

表：Sim2Real 技术对比
技术名称适用问题实现方式优缺点
领域随机化外观差距、动力学差距随机化仿真环境参数简单有效，但可能需要大量随机化
系统辨识动力学差距调整仿真参数匹配真实系统精度高，但需要真实数据
域适应外观差距、传感器差距对齐仿真和真实的数据分布直接解决域差距，但算法复杂
元学习多种差距学习适应新环境的能力潜力大，但训练复杂
混合学习多种差距结合仿真和真实数据训练性能好，但需要真实数据收集

10.3 实现成功的 Sim2Real 转移

提高 Sim2Real 转移成功率的实用建议：

  1. 渐进式随机化：从简单环境开始，逐步增加随机化程度

  2. 系统辨识：收集真实数据，校准仿真参数

  3. 添加噪声：在仿真中添加传感器和执行器噪声

  4. 验证 pipeline：建立系统化的验证流程

  5. 迭代改进：基于真实世界测试结果不断改进仿真

结论

NVIDIA Isaac Sim 是一个功能强大的机器人仿真平台，为机器人技术的研究和开发提供了全面的解决方案。通过本指南，你应该对 Isaac Sim 的基本概念、安装流程、核心功能和高级技巧有了全面的了解。

记住，掌握 Isaac Sim 需要时间和实践。建议从简单场景开始，逐步尝试更复杂的仿真任务。随着经验的积累，你将能够充分利用这个强大工具，加速机器人技术的开发进程。

Isaac Sim 生态系统在不断发展，新功能和改进不断添加。建议定期查看 NVIDIA 官方文档和社区资源，保持对最新发展的了解。

附录

常用快捷键参考

表：Isaac Sim 常用快捷键
功能快捷键备注
移动工具W切换世界/本地坐标系
旋转工具E切换世界/本地坐标系
缩放工具R无坐标系切换
聚焦选中对象F将视图聚焦到选中对象
相机旋转Alt + 左键拖动绕焦点旋转
相机平移Alt + 中键拖动平移视图
相机缩放Alt + 右键拖动 或 滚轮缩放视图
播放/暂停仿真空格键控制仿真运行
帧前进.暂停时前进一帧

常用资源链接

NVIDIA Isaac Sim 入门教程（三）ROS2 联合仿真
机器人控制与仿真应用
01-20 3178
导入URDF调整机器人参数该属性用于传感器标签，为传感器提供Isaacsim配置。有两种可能的用途--随Isaacsim提供的预配置激光雷达或用户自定义配置。与用户自定义配置一起使用时，必须提供配置json的位置，否则就必须提供预配置激光雷达的配置名称。URDFImporter的测试中提供了一个示例配置文件，位于data/lidar_sensor_template中。注意事项。
NVIDIA 培训 | 学习 6 门 Isaac Sim 免费课程，加速 AI 机器人开发技能提升
强化学习曾小健
07-18 195
课程概要：您将了解机器人学习从仿真到现实世界的最佳实践和开发，了解机器人强化学习的挑战，包括“现实差距”（Reality Gap）的概念及特征。为您推荐 6 门免费的 AI 机器人开发课程，学习 Isaac Sim 的模拟技术，帮助您一步步掌握核心技能。无论您是刚入门的新手，还是想提升技能的开发者，这些课程都能为您打开机器人 AI 应用开发与模拟技术的大门。课程说明：2 学时 | 英文 | Linux，Isaac Sim， ROS 2，Python。2025年03月06日 20:41。
ISAAC-SIM入门教程1——isaac安装
weixin_45654653的博客
04-17 2335
注意！！
Datawhale 算法笔记 AI硬件与机器人大模型 (五) Isaac Sim 入门
最新发布
weixin_42291933的博客
10-04 1190
创建世界# 导入 URDF# 配置导入选项import_config.merge_fixed_joints = False # 不合并固定关节import_config.fix_base = True # 固定基座import_config.import_inertia_tensor = True # 导入惯性张量# 执行导入urdf_path,print(f"机器人导入成功: {robot_prim_path}")else:print("导入失败")
Nvidia Isaac Sim搭建仿真环境 入门教程 2024（4）
m0_56661101的博客
06-20 6275
在机器人仿真过程中，构建一个相对真实的仿真环境至关重要。这不仅能提高仿真的精确度，还能提供更为直观的可视化效果。创建一个完整的仿真环境需要添加物理场景、地面和光照等元素。物理场景中包括设置重力和物理时间步进等基本属性。地面添加确保物体不会穿透地平面持续坠落，而光照的添加则增强了环境和物体的视觉效果。此外，为仿真物体赋予刚体和碰撞体属性，使其能够按照物理规律下坠和碰撞。通过添加物理材质，可以模拟摩擦力等现象，从而更准确地反映物体的行为。最后，为物体添加外观材质，提升仿真场景的真实感。
Isaac sim、Isaac Lab 安装汇总
weixin_45355406的博客
12-12 5023
Isaac sim、Isaac Lab安装教程
ISAAC-SIM入门教程2——isaac快速入门
weixin_45654653的博客
04-17 1750
有三种方式可以使用isaacsim：GUI、扩展、独立python的方式，本文将探索三种工作流。
NVIDIA Isaac Sim 入门教程（一）
机器人控制与仿真应用
01-15 1万+
文档分为以下几个部分： 简介、安装指南、API 文档、教程、手册和参考资料。简介部分是对 Omniverse Isaac Sim 的基本概述，以及它如何融入 NVIDIA Omniverse™ 生态系统。它还概述了 Omniverse Isaac Sim 的架构、工作流程和文档布局。
Isaac Sim教程01 Isaac Sim介绍
m0_56661101的博客
12-05 5561
Isaac Sim是专为 NVIDIA Omniverse平台开发的机器人仿真工具包。Isaac Sim 提供了构建仿真机器人世界和进行实验所需的大部分功能，并提供了创建稳健、物理精确的仿真和合成数据集的工具和工作流程。Isaac Sim 支持常见的机器人框架，例如ROS/ROS2，它可通过ROS/ROS2进行导航和操作应用。Isaac Sim 能够模拟来自各种传感器的传感器数据，如RGB-D、激光雷达和IMU，用于各种计算机视觉技术，包括域随机化、地面真值标注、分割和边界框。
isaac sim 教程（一）
weixin_44572777的博客
08-22 3253
最右边的列所示，“世界”是一个 Xform， defaultLight 是 DistantLight，Cube 是 Cube。验证视口的中心是否存在立方体。取消立方体的父级，方法是从舞台上选择立方体，然后将其拖放到 “世界”行项。面板中的数据都不同，因为 、 和 在 Isaac Sim 中都是不同的数据类型（有关详细信息，请参阅 USD。是一个深入的演练，演示如何有效地浏览、搜索、自动加载和启用/禁用 扩展管理器中的扩展。选择 Xform，按“W”启用 Move Gizmo，然后抓取并移动 Xform。
Isaac Sim 使用指南（一）
weixin_51052250的博客
12-17 3507
它为研究人员和从业者提供了创建强大、物理上准确的模拟和合成数据集所需的工具和工作流程。在local host的project里面点击New Folder，将你的usd相关文件放上去就可以啦。下载之后，每次运行之前要保证Settings里面所有东西都是在running的，否则将无法正常运行。等传感器的传感器数据，用于各种计算机视觉技术，例如域随机化、地面真实标记、分割和边界框。而来的，因此，下载Isaac Sim前要下载Omniverse。如果出现某些是红的或者黄的，reset all 即可解决。
Nvidia Isaac Sim机器人仿真编程入门指南
综上所述，本教程不仅是一份技术文档，更是一个系统化的机器人仿真开发指南，覆盖了从基础配置到高级应用的全链条知识体系，为希望深入探索 NVIDIA Isaac Sim 的研究人员、工程师和学生提供了坚实的学习基础与实践...
Nvidia Isaac Sim组装机器人和添加传感器 入门教程 2024（5）
m0_56661101的博客
06-21 5247
这也就引入了关节树Articulation的概念，关节树的根部被称为关节根（Articulation root），当一个基本对象（prim）被标记为关节根时，这告知仿真系统，在它的子树中找到的任何关节应优先使用简化坐标方法进行仿真，实现了两种方法的折中。对于固定的机器人，它应当是和世界直接连接的根关节的父对象（root joint’s parent prim）或根关节（root joint）上，此处推荐将属性添加到根关节（root joint）上，例如固定在桌面上的单个机械臂的基座和世界相连的关节。
NVIDIA Isaac Sim机器人仿真与Python控制教程
NVIDIA Isaac Sim 是一款基于 Omniverse 平台的高保真机器人仿真工具，广泛应用于机器人开发、人工智能训练和自主系统测试。本文标题为《Isaac Sim机器人仿真教程[代码]》，其核心目标是引导开发者掌握如何在 Isaac ...
NVIDIA Isaac 平台工具详解：Isaac Sim、Isaac Lab、Omniverse 及其他组件关系梳理
zhaoliang的博客
02-26 5347
NVIDIA Isaac 平台工具详解：Isaac Sim、Isaac Lab、Omniverse 及其他组件关系梳理
Isaac Sim 安装与使用
qq_46095529的博客
06-11 1万+
Isaac Sim是一个从头开始构建的软件平台，旨在支持日益自动化的世界。目标是使您尽可能容易地为真实的物理机器人设计、调整、训练和部署自主控制代理。
探索 NVIDIA Isaac Sim：解锁机器人开发的无限可能
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一米阳光
10-24 6150
Isaac 仿真 简介 Nvidia机器人项目的两个目标之一就是机器人的现实仿真。仿真的优势在于机器人系统和算法的开发、测试以及评估都可以在仿真环境中实现，而不需要真实机器人，这加速了开发速度。 Isaac Sim提供了以下工具： 模拟机器人动力学测试控制算法 模拟机器人传感器生成真实感相机、深度和分割图像、激光雷达、IMU 模拟不同的环境和场景，在不同的条件和环境下测试算法 模...
ISAAC-SIM入门教程3——isaac机器人入门
weixin_45654653的博客
04-17 1020
在新出现的“Articulation Position Controller Inputs”弹出窗口中，单击“Robot Prim”字段的。使用Physics Inspector 检查机器人的关节属性。使用方式，先打开Physics Inspector（代码运行四个周期，在每个周期中，机械臂和汽车将移动或停止移动。汽车的关节位置将在最后一个周期的每个物理步骤中打印。更改其中的值可以在stage上看到相应的改动情况。”，选择 Franka 作为 Target。
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