2. GUI の基本¶

この章では、Web ビューアから Isaac Sim の GUI を操作して、次のことを順番に試します。

1. 画面の各部の役割と、ビューポートの視点の動かし方を知る
2. 地面と立方体を置き、立方体に物理を設定して落下させる
3. Jetbot を置き、ホイールを回して走らせる
4. 作ったシーンをファイルに保存する

4 章以降は Python で同じことをしますが、GUI で一度触っておくと、コードが何をしているのかをイメージしやすくなります。

始める前に、1 章の手順で Isaac Sim を起動し、Chromium 系のブラウザで http://localhost:8210 を開いておいてください。

画面構成¶

起動直後の画面は、おおまかに次の部分からできています。

Stage のツリーに並んでいる 1 つ 1 つの項目は Prim と呼ばれます。Prim や Stage が何なのかは 3 章で詳しく扱うので、ここでは「シーンに置いた物体の一覧」と考えておけば十分です。

ビューポートの操作¶

ビューポートの視点は、マウスで次のように動かします。

迷子になったら、Stage で物体を選んで F を押すと戻れます。

物体を配置する¶

まず、新しいシーンを作り、地面と立方体を置きます。

1. File > New で新しいシーンを作る
2. Create > Physics > Ground Plane で地面を置く
3. Create > Shape > Cube で立方体を置く

File > New の時点でシーンに未保存の変更があると、Would you like to save this stage? (保存しますか?) と聞かれます。ここでは保存しなくてよいので Don't Save を選びます。

新しいシーンには、最初から World と、平行光源 (太陽光のような光) の Environment/defaultLight があります。そのため照明は自分で置かなくても大丈夫です。操作が終わると、Stage には次の Prim が並びます。

置いた立方体は 1 辺 1 m で、中心が原点 (0, 0, 0) にあります。そのため、地面に半分埋まった状態になります。

移動・回転・拡大縮小¶

ビューポートで立方体をクリックして選択すると、操作用の矢印 (ギズモ) が表示されます。左端のツールバーか、次のキーでギズモを切り替えます。

矢印の色は軸に対応していて、赤が X、緑が Y、青が Z です。Isaac Sim では Z 軸が上 なので、青い矢印を上にドラッグすると立方体が持ち上がります (座標系については 3 章の 座標系と単位 で詳しく扱います)。

ギズモで立方体を地面から 1 m ほど持ち上げておきましょう。正確な値にしたいときは、Property パネルの Transform にある Translate に数値を入力します。ここでは Z を 1.0 にします。入力したら、欄の外をクリックすると確定します。

Transform には Translate (位置)・Orient (向き)・Scale (拡大率) が並んでいます。欄に単位は表示されませんが、位置の単位は m です。

物理を設定する (重力・コリジョン)¶

この状態で左端の再生ボタン (▶) を押しても、立方体は空中に浮いたまま動きません。Create > Shape で作った物体は見た目だけの物体で、物理の設定を持っていないからです。再生中は ▶ ボタンが一時停止 (❚❚) と停止 (■) のボタンに変わるので、確認したら停止 (■) を押しておきます。

物体が物理シミュレーションに参加するには、主に次の 2 つの設定が必要です。

この 2 つは別々に付けられますが、多くの場合はまとめて付けます。

1. Stage で Cube を選ぶ
2. Property パネルの Add ボタンを押し、Physics > Rigid Body with Colliders Preset を選ぶ
3. 再生 (▶) する

Add ボタンは Property パネルの左上、Prim の名前の左にあります。適用すると、Property パネルに Physics のセクションが増え、その中に Rigid Body と Collider などの設定が並びます。

立方体が落下し、地面で止まれば成功です。止めるときは停止 (■) を押します。停止すると、立方体は再生前の位置 (Z = 1.0) に戻ります。

重力の設定¶

重力などシーン全体の物理の設定は、Physics Scene という Prim が持っています。Physics Scene がないシーンで最初に再生すると、/PhysicsScene が自動で作られます。Stage で PhysicsScene を選ぶと、Property パネルの Physics > Scene に重力の向き (Gravity Direction) と大きさ (Gravity Magnitude) が表示されます。既定では向きが (0, 0, -1)、つまり下向きで、大きさは 9.81 m/s² です。

再生する前に重力を変えたいときは、Create > Physics > Physics Scene で自分で作ることもできます。

Jetbot を置く¶

このチュートリアルで使う 2 輪の移動ロボット Jetbot を置きます。Jetbot は Create > Robots の一覧にはないので、アセットのブラウザから探します。

1. File > New で新しいシーンを作り、Create > Physics > Ground Plane で地面を置く
2. Create > Robots > Asset Browser を選ぶ。下段の Content タブが開き、NVIDIA が公開しているアセットの Isaac/Robots フォルダが表示される
3. Content タブの左のツリーで、Isaac Sim の下の Robots_Multiphysics を展開し、NVIDIA > Jetbot を選ぶ
4. jetbot.usda をビューポートにドラッグ&ドロップする

Jetbot はドロップした位置の地面の上に置かれ、Stage に /World/jetbot ができます。Property パネルの Translate には、ドロップした位置の X・Y が入ります (Z は 0)。

アセットは初回だけインターネットからダウンロードするので、表示されるまで少し時間がかかります。

https://omniverse-content-production.s3-us-west-2.amazonaws.com/Assets/Isaac/6.1/Isaac/Robots_Multiphysics/NVIDIA/Jetbot/

置けたら、Stage で Jetbot のツリーを展開してみましょう。次のような Prim が並んでいます。

このまま再生 (▶) すると、Jetbot は地面に着地しますが、走り出しはしません。ホイールを回す指令を何も与えていないからです。

ホイールを回して走らせる¶

ホイールの関節には、目標の回転速度に向かって回そうとする ドライブ が付いています。この目標速度を GUI から変えてみます。

1. Stage で chassis/left_wheel_joint を選ぶ
2. Property パネルを下にスクロールし、Drive セクションの Angular にある Target Velocity を 360 にする
3. chassis/right_wheel_joint も同じように 360 にする
4. 再生 (▶) する

Target Velocity の欄はダブルクリックすると入力できます。入力したら、欄の外をクリックすると確定します。

Jetbot が前に進めば成功です。Target Velocity の単位は 度/秒 (欄にマウスを重ねると Units: degrees / seconds と表示されます) なので、360 はホイールが 1 秒に 1 回転する速さです。

Target Velocity は再生中に変えても、すぐに反映されます。再生したまま left_wheel_joint の値を 0 にすると、左のホイールが止まり、Jetbot は左に曲がっていきます。

5 章では、この「左右のホイールの目標速度を決める」処理を Python から行い、Jetbot を思いどおりに走らせます。

再生と停止¶

ここまで使ってきた再生と停止を整理しておきます。

ボタンはどれも左端のツールバーの一番下にあります。

シーンを保存する¶

作ったシーンは USD ファイルとして保存できます。コンテナの中のファイルはコンテナを削除すると消えるので、ホストのディレクトリをマウントしている場所に保存します。

1. File > Save As... を選ぶ。Save File As... のダイアログが開く
2. 左のツリーで isaac-sim > .local > share > ov > data を選ぶ (上のパス欄が /isaac-sim/.local/share/ov/data/ になる)
3. 右下のファイル形式の一覧で *.usda を選ぶ
4. File name に jetbot_scene と入力し、Save を押す

ファイル形式は次の 3 つから選べます。

保存したファイルは、File > Open で開き直せます。ホストからは ~/docker/isaac-sim/data/jetbot_scene.usda として見えるので、テキストエディタで中身を開いてみてください。拡張子を .usda にするとテキスト形式で保存されるので、人が読めます。

ファイルの中では、Jetbot は本体を丸ごとコピーするのではなく、jetbot.usda の URL を読み込む形で書かれています。

def "jetbot" (
    prepend payload = @https://omniverse-content-production.s3-us-west-2.amazonaws.com/Assets/Isaac/6.1/Isaac/Robots_Multiphysics/NVIDIA/Jetbot/jetbot.usda@
)

payload は、3 章で扱う Reference の仲間で、別のファイルの内容を取り込む仕組みです (読み込みを後回しにできる点が Reference と違います)。そのあとに、ホイールの Target Velocity のように GUI で変えた値だけが、差分として書かれています。

まとめ¶

• 画面は Viewport・Stage・Property・Content などのパネルでできている
• ビューポートは Alt + 左ドラッグで回転、中ボタンドラッグで平行移動、ホイールでズームする。迷ったら F
• 物体が物理シミュレーションに参加するには Rigid Body (剛体) と Collider (コリジョン) が必要
• Jetbot は Asset Browser (Content タブ) の Robots_Multiphysics > NVIDIA > Jetbot から置く
• ホイールの関節のドライブに目標速度を与えると Jetbot が走る
• 停止すると再生前の状態に戻る。シーンはマウントしたディレクトリに .usda で保存する

演習¶

1. 立方体に Rigid Body with Colliders Preset ではなく、Add > Physics > Rigid Body で Rigid Body だけを付けて再生してみましょう。どうなるでしょうか。予想してから確かめてください。
2. Physics Scene の重力の大きさを 1.62 (月面の重力) にして、立方体の落ち方を比べてみましょう。
3. Jetbot の左右のホイールの Target Velocity を、360 と -360 にして再生してみましょう。Jetbot はどのように動くでしょうか。
4. Jetbot の前に立方体 (Rigid Body with Colliders Preset 付き) を置き、Jetbot で押してみましょう。

参考リンク¶

• Isaac Sim Basic Usage Tutorial (GUI での物体の配置と物理の設定)
• Basic Robot Tutorial (ロボットの配置と関節の確認)
• GUI
• Physics
• Robot Assets (Jetbot を含むロボットのアセット一覧)