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はじめに

demo movie

このリポジトリは、 Isaac Simを Gazebo classicのように使えるようにするツール群です。 ロボットをURDFで記述し、ROS 2のlaunchファイルからスポーンし、ros2_controlで制御する—— Isaac Sim固有のコードを一切書かずに、この流れを実現できます。

なぜこれが必要か

Isaac Simはフォトリアルなレンダリングと GPU物理演算を備えた強力なロボットシミュレーターですが、 Gazeboとは仕組みが大きく異なります。

  • シーンやロボットはURDF/SDFではなく USD（Universal Scene Description）で記述されます。
  • シミュレーションのロジックは OmniGraph（ビジュアルスクリプティング）と Isaac Sim独自の Python API で構築します。しかもこのAPIは Isaac Sim同梱のPython環境内でしか動きません。
  • Gazeboの<gazebo>タグのような、センサ・摩擦・ジョイントゲインをURDFに書く仕組みがありません。

このリポジトリはそのギャップを埋めます。使い慣れたROS 2のワークフロー （URDF＋launchファイル＋ros2_control＋センサトピック）はそのままに、 Isaac Simの世界への変換をパッケージ側が引き受けます。

仕組み

 ROS 2側                               Isaac Sim側
+---------------------------+         +----------------------------------+
| ros2_control              |         | Isaac Sim（"launcher"ノードが     |
|  +----------------------+ |  ROS 2  |  起動）                          |
|  | topic_based_         | | トピック |  +----------------------------+  |
|  | ros2_control         |<--------->|  | isaac_ros2_scriptsがURDFから|  |
|  | (hardware interface) | | (Joint  |  | 構築したOmniGraph           |  |
|  +----------------------+ |  State) |  | （関節・センサ・グリッパー）|  |
|                           |         |  +----------------------------+  |
| launchファイル --REST API-->| スポーン |                                  |
+---------------------------+         +----------------------------------+
  • isaac_ros2_scripts はIsaac SimをROS 2ノードとして起動し、小さなREST API （/spawn_robot、/add_usdなど）を提供します。ロボットをスポーンすると、 URDFをUSDへ変換したうえで、関節状態やセンサデータをROS 2トピックへ配信し、 関節指令を購読するOmniGraphのネットワークを自動的に構築します。
  • topic_based_ros2_control はros2_controlのハードウェアインターフェースで、 これらのトピックを介してIsaac Simとsensor_msgs/JointStateをやり取りします。 そのためdiff_drive_controllerやjoint_trajectory_controllerなどの ros2_controllerがそのまま使えます。

URDFでは表現できないIsaac Sim固有の設定（ジョイントゲイン・摩擦マテリアル・ センサ・グリッパー・スラスター）は、独自のURDFタグ （<isaac_drive_api>、<isaac_rigid_body>、<isaac>）として記述します。 各タグの書き方と、それがIsaac Sim上でどう扱われるかはチュートリアルで詳しく解説します。

特徴

  • 任意のタイミング・位置にURDFモデルをスポーンできます。
  • ros2_controlのハードウェアインターフェースを提供し、diff_drive_controllerなどの 標準的なros2_controllerがそのまま使えます。
  • 回転関節と直動関節の位置制御・速度制御に対応しています。
  • 関節の状態（位置・速度・トルク）をIsaac Simからros2_controlに送信します。
  • URDFの記述からセンサ（LiDAR・カメラ・デプスカメラ・接触センサ）を生成します。
  • URDFの記述から吸着式グリッパー（surface gripper）とスラスターを生成します。
  • URDFの記述から関節のスティフネス・ダンピング・摩擦を設定します。

対応バージョン

ブランチ Isaac Sim ROS 2
main 6.x Jazzy
for-isaac-sim-5.1.0 5.1 Jazzy

動作環境

項目 最小スペック
OS Ubuntu 22.04 / 24.04
CPU Intel Core i7 (第7世代)
AMD Ryzen 5
コア数 4
RAM 32GB
ストレージ 50GB SSD
GPU GeForce RTX 3070
VRAM 8GB
NVIDIAドライバー 575以降
ROS 2 Jazzy

Isaac Simの動作環境もあわせて参照してください。

重要: Isaac Sim 6はCUDA 12.9でビルドされています。ホストのドライバーが 古い（例: 555）場合、一見ほとんどの機能が動きますが、RTX LiDARだけが データを配信しなくなります（ログに CUDA Driver CALL FAILED ... the provided PTX was compiled with an unsupported toolchain. が出ます）。 ホストのNVIDIAドライバーを575以降に更新してください。

デモ

サンプルリポジトリで、 移動ロボットとアームロボットのデモを提供しています。Isaac SimとROS 2が共存する Docker環境も含まれています。

以下のドキュメントを確認してください。

移動ロボット向け

アームロボット向け

使い方

チュートリアルを確認してください。

ライセンス

このリポジトリはMITライセンスで提供されます。 こちらを参照してください。