1. 前言

RTX Lidar 傳感器

Isaac Sim的RTX或光線追蹤Lidar支持通過JSON配置文件設置固態和旋轉Lidar配置。每個RTX傳感器必須附加到自己的視口或渲染產品，以確保正確模擬。

重要提示：
在運行RTX Lidar仿真時，如果你在Isaac Sim UI中停靠窗口，可能會導致崩潰。請在重新停靠窗口之前暫停仿真。

學習目標

在本示例中，你將：

• 簡要了解如何使用RTX Lidar傳感器。

• 創建一個RTX Lidar傳感器并將其附加到Turtlebot3機器人上。

• 將傳感器數據發布到ROS，作為LaserScan和PointCloud2消息。

• 使用菜單快捷方式創建RTX Lidar傳感器發布器。

• 將所有部分結合起來并在RViz中可視化多個傳感器。

開始之前

注意：
在運行Isaac Sim之前，請確保在終端中對ROS進行source操作。如果你的bashrc中已經包含了source ROS命令，那么可以直接運行Isaac Sim。

前提條件

• 完成ROS相機教程。

• 啟用了ROS Bridge，并且roscore正在運行。

• 可選：探索RTX Lidar傳感器的內部工作原理，學習它們的工作方式，使用它們的RTX Lidar節點，以及如何獲取RTX Lidar合成數據。

• 完成URDF導入：Turtlebot教程，以便加載并讓TurtleBot正常運行。

2.?添加RTX Lidar發布器

2.1 建圖

1. 添加Lidar傳感器到機器人：

   1. 轉到 Create > Isaac > Sensors > RTX Lidar > Rotating，然后將該傳感器的名字從 Rotating 更改為 Lidar。

2. 將Lidar傳感器與機器人對齊：

   1. 將Lidar傳感器拖到 /World/turtlebot3_burger/base_scan 下，以確保Lidar傳感器與機器人的Lidar單元重合。

   2. 在Property面板中的Transform字段中，將位移設置為零，確保傳感器的位置正確對齊。
      

3. 通過Omnigraph節點連接ROS橋和傳感器輸出：

   1. 打開一個可視化腳本編輯器，轉到 Window > Visual Scripting > Action Graph。

   2. 向圖中添加以下節點：

      Action Graph Layout

      1. On Playback Tick節點：負責在點擊Play后觸發所有其他節點。

      2. Isaac Create Render Product節點：在輸入相機目標prim中選擇步驟2中創建的RTX Lidar。

      3. ROS1 RTX Lidar Helper節點：此節點負責發布來自RTX Lidar的LaserScan消息。輸入的渲染產品來自步驟b中Isaac Create Render Product的輸出。將frameId名稱更改為Lidar，以匹配Lidar傳感器的名稱。

      4. 添加另一個ROS1 RTX Lidar Helper節點以發布點云數據：選擇輸入類型為 point_cloud，并將話題名稱更改為/point_cloud。此節點處理從RTX Lidar發布點云數據。輸入的渲染產品來自步驟b中的 Isaac Create Render Product 節點的輸出。將 frameId 名稱更改為 Lidar，以匹配Lidar傳感器的名稱。

4. 啟動仿真：

   1. 設置正確后，點擊 Play 開始仿真。驗證RTX Lidar是否發送了 LaserScan 和 PointCloud2 消息，并且可以在RViz中可視化。

2.2 RViz可視化：

1. 運行RViz：rosrun rviz rviz

2. 更新RViz中的固定幀：

   • 在Isaac Sim中，RTX Lidar的固定幀名稱設置為Lidar，因此需要在RViz的 Global Options 標簽中更新 Fixed Frame 為 Lidar。

3. 添加LaserScan可視化：

   • 在RViz中，點擊 Add，選擇 LaserScan，然后將話題設置為 /scan。

4. 添加PointCloud2可視化：

   • 同樣，點擊 Add，選擇 PointCloud2，然后將話題設置為 /point_cloud。

5. 驗證可視化：

   • 確保在RViz中看到來自RTX Lidar的激光掃描和點云數據。

3. Rviz中多傳感器

要在 RViz 中同時顯示多個傳感器的數據，并確保所有消息的時間戳正確且同步，請注意以下幾點。

仿真時間戳

使用 Isaac Read Simulation Time 節點作為唯一的時間源，將它的輸出連接到所有發布節點的時間戳輸入。

ROS 時鐘

要將仿真時間發布到 ROS 的 /clock 話題，可按 “運行 ROS Clock 發布器” 教程中的方式設置你的 Action Graph。

frameId 與 topicName

1. 要在 RViz 中同時可視化所有傳感器數據以及 TF 樹，frameId 和 topicName 必須遵循一定的命名約定，RViz 才能正確識別。下表大致描述了這些約定。要查看完整的多傳感器示例，請參考 USD 資源 Isaac/Samples/ROS/Scenario/turtlebot_tutorial.usd。

2.查看 RViz 配置
確保仿真正在運行，然后在已 source ROS 的終端中使用以下命令打開示例配置：

rviz -d <noetic_ws>/src/isaac_tutorials/rviz/camera_lidar.rviz

然后添加上接受消息可視化的工具

可以看到他們主題的命名就是按照上表所述進行命名的。

4.?在 Standalone 環境中添加 RTX Lidar

啟動 ROS 與 RViz

1. 在一個終端中，source 你的 ROS 工作空間并運行：

rviz -d <noetic_ws>/src/isaac_tutorials/rviz/rtx_lidar.rviz

以啟動 RViz 并顯示 Lidar 點云。

2. 運行示例腳本

./python.sh standalone_examples/api/omni.isaac.ros_bridge/rtx_lidar.py

場景加載完成后，確認你能在 RViz 中看到旋轉 Lidar 傳感器的點云數據。

RTX Lidar Standalone 腳本解析

雖然大部分示例代碼都比較通用，但以下幾步是創建并模擬 RTX Lidar 傳感器所必需的。

1.創建 RTX Lidar 傳感器

_, sensor = omni.kit.commands.execute("IsaacSensorCreateRtxLidar",path="/sensor",parent=None,config="Example_Rotary",translation=(0, 0, 1.0),orientation=Gf.Quatd(1.0, 0.0, 0.0, 0.0),
)

這里的 Example_Rotary 定義了 Lidar 的配置。除廠商/型號特定的配置外，示例中還提供了兩個通用配置文件，位于：

extsbuild/omni.sensors.nv.common/data/lidar/
├── Example_Rotary.json
└── Example_Solid_State.json

若要切換到固態 Lidar 示例配置，只需將config="Example_Rotary"替換為：config="Example_Solid_State"

2. 創建渲染產品并附加傳感器

hydra_texture = rep.create.render_product(sensor.GetPath(),[1, 1],name="Isaac"
)

3.構建后處理流程并發布到 ROS

writer = rep.writers.get("RtxLidarROS1PublishPointCloud")
writer.initialize(topicName="point_cloud",frameId="sim_lidar"
)
writer.attach([hydra_texture])

注意
在調用 activate_node_template 時，你可以通過可選的 attributes={…} 字典來設置節點特定參數。更多用法請參閱官方 API 文檔。