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第七讲、在Isaaclab中使用交互式场景

news 来源：原创 2025/4/21 17:04:03

0 前言

官方教程：https://isaac-sim.github.io/IsaacLab/main/source/tutorials/02_scene/create_scene.html
Isaacsim+Isaaclab安装：https://blog.csdn.net/m0_47719040/article/details/146389391?spm=1001.2014.3001.5502

到目前为止，在本教程中，我们手动将不同的资产（地平面、光源、刚体、关节等）添加到仿真模拟中，并创建对象实例来与它们交互。但，随着场景复杂度的增加，手动执行这些任务变得繁琐。在本教程中，我们将介绍一个scene.InteractiveScene类，它提供了一个便捷的接口，用于在模拟中生成prim并进行管理。

从更高层次上讲，交互式场景是对象实体的集合。每个实体可以是非交互式的prim（例如地平面、光源）、交互式的prim（例如关节、刚体）或传感器（例如摄像头、激光雷达）。scene.InteractiveScene类提供了一个便捷的接口，用于生成这些实体并在仿真模拟中进行管理。

教程对应的脚本为create_scene.py在scripts/tutorials/02_scene目录下。

运行该程序：

进入安装 isaac lab 时创建的conda虚拟环境
在该环境下进入 isaac sim文件夹中运行source setup_conda_env.sh
终端中输入python scripts/tutorials/02_scene/create_scene.py --num_envs 32运行你的代码。

在这里插入图片描述注：这个关于推车杆的案例，在之前有讲过，可以两个结合起来来看，传送门放在下方

第五讲、Isaaclab中与关节交互

1 场景配置

场景由一系列实体组成，每个实体都有各自的配置。这些配置在继承自的配置类中指定scene.InteractiveSceneCfg。然后将配置类传递给scene.InteractiveScene构造函数以创建场景。

对于 cartpole 示例，我们指定与上一教程相同的配置，但现在在CartpoleSceneCfg配置类中列出它们，而不是手动生成它们。

@configclass # 装饰器，标识这是一个配置类（通常用于自动化配置解析/序列化）
class CartpoleSceneCfg(InteractiveSceneCfg): # 继承自交互式场景配置基类"""Configuration for a cart-pole scene."""# === 地面配置 ===ground = AssetBaseCfg(prim_path="/World/defaultGroundPlane", spawn=sim_utils.GroundPlaneCfg())# === 灯光配置 ===dome_light = AssetBaseCfg(prim_path="/World/Light", spawn=sim_utils.DomeLightCfg(intensity=3000.0, color=(0.75, 0.75, 0.75)))# === 机器人关节配置 ===cartpole: ArticulationCfg = CARTPOLE_CFG.replace(prim_path="{ENV_REGEX_NS}/Robot")

配置类中的变量名（如 ground, dome_light, cartpole）会被用作键（keys），通过 scene[“key_name”] 直接访问场景中的对应实体。

实体配置
- 非交互式实体（Non-interactive Prims）
  - 类型：地面（ground）、光源（dome_light）等静态或被动实体。
  - 配置类：AssetBaseCfg
  - 特点：不参与物理模拟的交互（如碰撞、动力学计算），仅作为场景中的静态存在（如背景、照明）。
    ground = AssetBaseCfg(prim_path="/World/defaultGroundPlane", ...)
- 交互式实体（Interactive Prims）
  - 类型：机器人（cartpole）、传感器等需要动态交互的实体。
  - 配置类：ArticulationCfg（对关节机器人）、RigidObjectCfg（对刚体对象）
  - 特点：参与物理模拟（如运动学、碰撞检测），需要动态控制（如机器人关节驱动）。
    cartpole: ArticulationCfg = CARTPOLE_CFG.replace(...)
Prim路径
- 绝对路径
  - 用途：全局唯一的实体（如地面、光源）。
  - 特点：所有环境共享同一个实体，路径固定，不可复制。
  - 实例：prim_path="/World/defaultGroundPlane" # 地面路径 prim_path="/World/Light" # 光源路径
- 相对路径（含环境命名空间变量）
  - 用途：需要为每个环境单独克隆的实体（如多个机器人的独立实例）。
  - 变量替换：{ENV_REGEX_NS} 会在运行时被替换为 /World/envs/env_0, /World/envs/env_1 等，每个环境（env_0, env_1, …）中会生成独立的机器人实例。
  - 实例：prim_path="{ENV_REGEX_NS}/Robot" # 动态路径
  - 场景克隆：在并行训练或批量仿真时，每个环境拥有独立的实体副本，互不影响。

2 场景实例

与之前调用design_scene函数创建场景不同，现在我们创建scene.InteractiveScene类的实例，并将配置对象传递给其构造函数。
在创建配置实例时，CartpoleSceneCfg类允许使用num_envs参数指定要创建的环境副本数量。

	# num_envs ➜ 并行运行的独立环境数量（强化学习中常见于批量训练）env_spacing ➜环境实例之间的物理距离（单位：米，防止渲染重叠）# args_cli.num_envs ➜ 从命令行参数获取环境数量scene_cfg = CartpoleSceneCfg(num_envs=args_cli.num_envs, env_spacing=2.0)# 使用配置对象实例化交互式场景scene = InteractiveScene(scene_cfg)

3 访问场景元素

在前面已经提及，配置类中的变量名（如 ground, dome_light, cartpole）会被用作键（keys），通过 scene[“key_name”] 直接访问场景中的对应实体。

robot = scene["cartpole"]

4 进行模拟循环

该脚本的其余部分看起来与第五讲交互的脚本类似assets.Articulation，但在调用的方法上有一些细微的差别：

assets.Articulation.reset()⟶scene.InteractiveScene.reset()

assets.Articulation.write_data_to_sim()⟶scene.InteractiveScene.write_data_to_sim()

assets.Articulation.update()⟶scene.InteractiveScene.update()

注：这部分可以对应scripts/tutorials/01_assets/run_articulation.py和scripts/tutorials/02_scene/create_scene.py的具体内容来看，要注意的是上面给出的差别是类的，在代码中可能已经实例化了，比如第一个区别展现在代码里实际上是robot.reset()和scene.reset()