在腾讯云快速玩转IsaacSim 4.5(2)-导入与模拟SO-101手臂

大部分自行接触 IsaacSim 模拟器的新手，总在安装软件之后就不知道要执行什么东西，因此放弃的比率相当高。

为了解决这个问题，本文就带着大家直接操作 LeRobot 开源项目中 SO-101 机械手臂在 IsaacSim 4.5中的模拟，从导入模型到简单调整参数让SO-101执行简单动作，最后再导入一个 Python 代码，让我们透过键盘针对不同舵机进行操作。一套流程下来大约十来分钟就能完成，这能快速地让新手对 IsaacSim 有基本的体验与了解。

关乎 LeRobot 开源项目的细节，请自行阅读 HuggingFace 以及在 Github 上的说明，这里不赘述。

现在就开始进入我们的入门练习步骤：

启动 IsaacSim 模拟器

很多朋友一上来就会很冲动地直接点击桌面 IsaacSim 图标去启动模拟器，或者打开终端、到 IsaacSim 目录下执行 ./isaac-sim.sh 指令，但这样的启动方式在后面调用 ROS2 资源时会产生问题。因此最正规的启动方式，是开启终端之后，输入以下指令：

cd ~/isaacsim  &&  ./isaac-sim.selector.sh

启动之后会先跳出下面对话框，请按照三个箭头处完成选项，然后点击 "START" 按钮去启动模拟器。

导入 SO-101 模型

在腾讯应用项目中，已经上传了 100GB 的 Assets 内容，里面也包括了 SO-101 的模型，我们就可以直接导入使用。如果是在自己的电脑上操作的话，可以直接执行以下指令，将SO-101模型文件下载到本地：

git clone https://github.com/TheRobotStudio/SO-ARM100.git

现在点击模拟器的 File -> Import 就会弹出资源管理器，按照下图箭头所指的顺序 isaacsim_assets -> SO-ARM-101 -> Simulation -> SO-101 ，然后在下面对话框中选择 so101_new_calib.urdf 文件，打开即可。

最开始导入的模型非常小，几乎只能看到中间有个小黄点，现在就用鼠标滚轮将手臂放大到合适的尺寸。

现在试试点击模拟器左车从下面往上数第二个的 Play 键，看看手臂是否会轻微的抖动呢？

为模拟环境添加地板

要进行模拟之前，必须要先为环境配置地板，这样才能知道模型移动的底线在那里。请按照下面步骤执行：

Create -> Physics -> Ground Plane

就会看到模拟器已经铺上地板。

添加 Joint State 为模拟器与 ROS 2 信息互传

为了完成后面让 IsaacSim 模拟器与 ROS2 能进行交互工作，这里需要在模拟其中添加一个 Jiont States 。

请按照 Tools -> Robotics -> ROS 2 OmniGraphs -> Joint States 顺序进行（如下图）。

接着按照下面步骤进行

1. 点击 Add
2. 打开 World(defaultPrim) -> so101_new_calib -> root_joint ，选好之后点最下方 Select
3. 回到前一个对话框后，分别将Publisher与 Subscriber 后面的方框选上，最后点击 OK 键

这样就完成 Joint_State 的添加。

启动 ROS2 并检查状态

到这里基本已经完成 IsaacSim 模拟器导入的 SO-101手臂模型与ROS2之间的信息沟通管道。现在我们就到模拟器外部开启一个命令终端，执行以下指令：

source /opt/ros/humble/setup.sh
ros2 topic list

如果状态正常，就会出现如下图的 /parameter_events 与 /rosout 的信息。

现在回到模拟器，点击左侧功能最下方的 Paly -> Select All，

再回到刚刚命令终端执行ros2 topic list指令，就会看到如下的信息：

(env_isaaclab) ubunut@VM-0-9-ubuntu:$ ros2 topic list
/joint_command
/joint_states
/parameter_events
/rosout

现在多了 /joint_command 与 /joint_states 两个 topic，表示 IsaacSim 模拟器与 ROS2 完成通信连接。

执行Python控制代码

当我们完成上面步骤之后，就可以执行一个 joint_keyboard_control.py的 Python 代码，让我们透过键盘去控制SO-101机械手臂。

这里感谢 Jambo 博主在 《Isaac Sim 5与 ROS2 机械臂仿真教程》中《第九步：编写控制脚本》所提供的近百行代码，请点击链接到该处获取源码。

由于腾讯云实例上的文档编辑能力较弱，建议在本地先编辑 joint_keyboard_control.py 文件，将代码复制进去然后存档，再用 scp 将文件上传到腾讯云的实例中，这里的 IP 请自行在腾讯云控制台中查询。执行以下指令：

scp  joint_keyboard_control.py ubuntu@<IP_OF_腾讯云实例>:    # 注意：别忘了最后面的":"

现在就会将控制代码上传到腾讯云实例的主目录（/home/ubuntu）下，回到先去开启的终端，执行以下指令：

python3 joint_keyboard_control.py

就会看到如下右图中显示的指示：

其中：

11-6：选择关键，因为SO-101手臂上有6个舵机关节，按数字键让我们可以选择要摆动的位置；

a/d：a/d: 调整关节位置（a=减小, d=增大），我们都过按 "a（减小）" 或 "d（增大）"舵机的角度

例如：我们按 1 选择 shoulder_pan 关节，然后一直按着 a 减小角度，就会看到手臂逆时针转动（如下图），很好玩吧！

其他的控制就请自行比照办理，相信到了这一步，应该就挺有成就感的，真正感受到 IsaacSim 模拟器的功能了！