【Isaac Sim × Isaac Lab入門】#1-2 Isaac Simに空のシーンを表示するコードの解説
以下の記事にて、Python経由でNVIDIA Isaac Sim に空のシーンを表示させることができた。
今回は、上記で実行したコードの中身を詳しく調査する。
基本はこちらのサイト通りだが、理解できたことを記載する。
コード
空のシーンを表示するために使用したコードは以下である。
import argparse
from isaaclab.app import AppLauncher
# ステップ0. 引数を受け取る
parser = argparse.ArgumentParser(description="Tutorial on creating an empty stage.")
AppLauncher.add_app_launcher_args(parser)
args_cli = parser.parse_args()
# ステップ1. シミュレータの起動
app_launcher = AppLauncher(args_cli)
simulation_app = app_launcher.app
# ステップ2. Isaac Simからモジュールをインポート
from isaaclab.sim import SimulationCfg, SimulationContext
# ステップ3. シミュレーションコンテキストの設定
sim_cfg = SimulationCfg(dt=0.01)
sim = SimulationContext(sim_cfg)
# ステップ4. ビューポートを映すカメラの位置・注視点を設定
sim.set_camera_view([2.5, 2.5, 2.5], [0.0, 0.0, 0.0])
# ステップ5. シミュレーションの実行
sim.reset()
while simulation_app.is_running():
sim.step()
# ステップ6. シミュレーションを終了
simulation_app.close()
コードを理解する
コードの流れ
コードの流れは、以下のようになっている。
それぞれ詳しく見ていく。
ステップ0. 引数を受け取る
コードは以下。
parser = argparse.ArgumentParser(description="Tutorial on creating an empty stage.")
AppLauncher.add_app_launcher_args(parser)
args_cli = parser.parse_args()
このステップでは、コマンドプロンプトから渡した引数を受け取る。
以下は、引数がない場合と、引数がある場合（--headless）の実行例。
例.
isaaclab.bat -p ..\python_scripts\create_empty_scene.py
isaaclab.bat -p ..\python_scripts\create_empty_scene.py --headless
例えば--headlessを指定すると、シミュレータの画面を開かずに、シミュレーションを行うことができる。
ステップ1. シミュレータの起動
コードは以下。
app_launcher = AppLauncher(args_cli)
simulation_app = app_launcher.app
このステップでは、シミュレータに引数args_cliを渡し、シミュレータを起動する。
以下は、headlessモードで実行したときのargs_cliの中身である。
Namespace(headless=True, livestream=-1, enable_cameras=False, device='cuda:0', cpu=False, verbose=False, info=False, experience='', kit_args='')
各引数の役割はこちらを参照。
ステップ2. Isaac Simからモジュールをインポート
コードは以下。
from isaaclab.sim import SimulationCfg, SimulationContext
Isaac Simに関連するモジュールは、シミュレータを起動してからでないとインポートできない
ので注意。
ステップ3. シミュレーションコンテキストの設定
コードは以下。
sim_cfg = SimulationCfg(dt=0.01)
sim = SimulationContext(sim_cfg)
シミュレーションコンテキストは、シミュレータの再生、一時停止、ステップ実行を制御する。
例えば上のコードにおいて、SimulationCfg(dt=0.01)に設定されているが、これは、物理とレンダリングの時間ステップを0.01秒に設定している。
もう少し詳細に記載すると、以下のように理解した。
この理解が正しいかどうかは、今後さらに詳細に検証していきたい。
物理とレンダリングのステップを合わせるとは？
具体例を用いて説明する。
今、whileループを使って、立方体を空中（高さ
この時、立方体の高さyは、
whileループの1ステップ目では、t=0.01なので、シミュレータは初期位置より約0.00098m（0.098cm）下の位置に立方体をレンダリングする。
次のステップ（t=0.02）でも同様に力が加わり、立方体の位置が時間とともに更新されていく。
もし1秒のシミュレーションを行う場合、100ステップ必要となる。
ステップ4. ビューポートを映すカメラの位置・注視点を設定
コードは以下。
sim.set_camera_view([2.5, 2.5, 2.5], [0.0, 0.0, 0.0])
ビューポート（ユーザーが見ている画面のこと。下図赤枠部分。）を設定している。
引数の一つ目（[2.5, 2.5, 2.5]）は、ビューポートを映すカメラ(eye)の位置である。
引数の二つ目（[0, 0, 0]）は、カメラの注視点（target）である。
このスクリプトの場合、X, Y, Z=[2.5, 2.5, 2.5]から、X, Y, Z=[0, 0, 0]を注目するような、ビューポートが設定される。
ステップ5. シミュレーションの実行
以下のコードが該当する。
sim.reset()
while simulation_app.is_running():
sim.step()
sim.reset()は、シミュレータを初期化する。
sim.step()でシミュレーションを1ステップ進める。
シミュレーションステップを実行する前は、初期化する。
ステップ6. シミュレーションを終了
以下のコードが該当する。
simulation_app.close()
シミュレーションの最後に、実行する。
ネクストアクション
今回で、空のシーンを表示するPythonコードが、何を行なっているかを把握できた。
今後は、シミュレータ内にオブジェクトを配置することや、カメラを操作することなどを試してみたい。
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