發(fā)布時(shí)間：2023-01-05
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在近日召開(kāi)的2023 CES上，NVIDIA發(fā)布了Isaac Sim的最新版本2022.2，那么新版本的亮點(diǎn)在哪里？主要將解決了機(jī)器人哪些行業(yè)痛點(diǎn)？
Isaac Sim 2022.2版本的重大創(chuàng)新：加入人員模擬功能
根據(jù)ABI Research的數(shù)據(jù)，工業(yè)和商業(yè)機(jī)器人的裝機(jī)量將從2020年的310萬(wàn)臺(tái)增長(zhǎng)到2030年的2000萬(wàn)臺(tái)，增幅超過(guò)6.4倍。為了開(kāi)發(fā)、驗(yàn)證和部署這些新的AI機(jī)器人，企業(yè)需要使用模擬技術(shù)將這些機(jī)器人放到真實(shí)的場(chǎng)景中。此外，人類(lèi)與機(jī)器人的協(xié)同工作也變得越來(lái)越重要。
NVDIA Isaac Sim 2022.2最新版本重點(diǎn)提高了制造和物流機(jī)器人用例的性能和功能。
Isaac Sim新增加的人員模擬功能可將合成人員添加到倉(cāng)庫(kù)或生產(chǎn)設(shè)施中，并讓他們完成堆放包裹、推送小車(chē)等常見(jiàn)的任務(wù)。該工具現(xiàn)已支持許多常見(jiàn)的行為，所以模擬這些行為就像發(fā)布命令一樣簡(jiǎn)單。
圖一：Isaac Sim 2022.2的人員模擬
要實(shí)現(xiàn)這一功能并不容易！為了最大程度地減少在模擬世界中觀察到的結(jié)果與在真實(shí)世界中看到的結(jié)果之間的差距，必須要有符合物理學(xué)的傳感器模型。憑借NVIDIA RTX技術(shù)，Isaac Sim現(xiàn)在可以實(shí)時(shí)渲染來(lái)自傳感器的符合物理學(xué)的數(shù)據(jù)。在使用RTX模擬激光雷達(dá)時(shí)，光線(xiàn)追蹤可以在各種照明條件下或者在對(duì)反射材料做出反應(yīng)時(shí)提供更加準(zhǔn)確的傳感器數(shù)據(jù)。
圖二：Isaac Sim提供RTX雷達(dá)和傳感器支持
Isaac Sim還提供了許多新的可模擬3D資產(chǎn)，這對(duì)于建立符合物理學(xué)的模擬環(huán)境至關(guān)重要。從倉(cāng)庫(kù)零件到機(jī)器人都是現(xiàn)成的，因此開(kāi)發(fā)者和用戶(hù)可以快速開(kāi)始構(gòu)建。
NVIDIA Isaac Sim 2022.2版本助力三大應(yīng)用場(chǎng)景
倉(cāng)庫(kù)物流：倉(cāng)庫(kù)物流是最重要的機(jī)器人創(chuàng)新領(lǐng)域之一。Isaac Sim中的幾個(gè)工具可以滿(mǎn)足模擬倉(cāng)庫(kù)機(jī)器人的需求。之前的版本包含了一個(gè)倉(cāng)庫(kù)建造工具?，F(xiàn)在，Isaac Sim包括一個(gè)構(gòu)建真實(shí)的傳送帶工具。還有一個(gè)人員模擬器可以將數(shù)字人添加到倉(cāng)庫(kù)環(huán)境中。這將有助于驗(yàn)證在人類(lèi)附近工作的機(jī)器人的感知和安全系統(tǒng)。
制造業(yè)：長(zhǎng)期以來(lái)，制造環(huán)境一直采用機(jī)械手機(jī)器人實(shí)現(xiàn)流程的自動(dòng)化。2022.2版本在處理機(jī)械手機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制方面有許多新功能。Isaac Sim中更新的運(yùn)動(dòng)生成擴(kuò)展程序簡(jiǎn)化了運(yùn)動(dòng)控制算法在模擬中的集成和基準(zhǔn)測(cè)試。所包括的算法RMPFlow，為機(jī)器人創(chuàng)建平滑的軌跡，具有智能防撞功能。除了提高性能外，此版本還提供了許多可用性改進(jìn)，包括Lula機(jī)器人描述文件的圖形編輯器。
車(chē)隊(duì)優(yōu)化：推出Isaac Sim的cuOpt擴(kuò)展，這是直接與Isaac Sim集成的NVIDIA cuOpt引擎的部署。NVIDIA cuOpt是一個(gè)運(yùn)營(yíng)研究?jī)?yōu)化API，可幫助開(kāi)發(fā)人員創(chuàng)建復(fù)雜的實(shí)時(shí)車(chē)隊(duì)路線(xiàn)。這些API可用于解決具有多個(gè)約束的復(fù)雜路由問(wèn)題，并提供新功能，如動(dòng)態(tài)重新路由、作業(yè)調(diào)度和機(jī)器人路徑規(guī)劃，同時(shí)利用亞秒級(jí)解算器響應(yīng)時(shí)間。
簡(jiǎn)化機(jī)器人研究人員的工作
對(duì)于機(jī)器人研究人員來(lái)說(shuō)，新版本有大量的新功能，旨在推進(jìn)強(qiáng)化學(xué)習(xí)、協(xié)作式機(jī)器人編程和機(jī)器人學(xué)習(xí)。針對(duì)龐大的機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）開(kāi)發(fā)者社區(qū)，Isaac Sim升級(jí)了對(duì)ROS 2 Humble和Windows的支持。所有Isaac ROS軟件現(xiàn)在都可以在模擬中使用。
為機(jī)器人研究人員設(shè)計(jì)的重要新功能包括Isaac Gym（強(qiáng)化學(xué)習(xí)）的性能改進(jìn)。用于協(xié)作機(jī)器人編程的Isaac Cortex有了新的進(jìn)展。最后，一個(gè)新的開(kāi)源工具Isaac ORBIT為機(jī)器人學(xué)習(xí)和運(yùn)動(dòng)規(guī)劃提供了模擬操作環(huán)境和基準(zhǔn)。這些新能力對(duì)于機(jī)器人研究者來(lái)說(shuō)十分重要。
此外，Isaac Sim 2022.2版本還能夠支持傳感器升級(jí)，如支持Isaac Core傳感器擴(kuò)展程序、對(duì)RTX激光雷達(dá)的支持和激光雷達(dá)模型、對(duì)ROS/ROS2復(fù)制器后處理的支持等；還可以添加新的Sim Ready Assets教程；添加新的機(jī)器人等。
Isaac Sim獲得廣大生態(tài)支持
Isaac機(jī)器人平臺(tái)也收獲了從物流、制造到零售、能源、可持續(xù)農(nóng)業(yè)等多個(gè)行業(yè)一眾生態(tài)的支持，目前已有超過(guò)一百萬(wàn)開(kāi)發(fā)者在使用NVIDIA Isaac機(jī)器人平臺(tái)，超過(guò)一千家企業(yè)依賴(lài)于該平臺(tái)的一個(gè)或多個(gè)部分。
圖三：NVIDIA Isaac機(jī)器人生態(tài)
許多企業(yè)已部署了使用Isaac Sim在虛擬世界中開(kāi)發(fā)和測(cè)試的實(shí)體機(jī)器人。例如，Telexistence在日本的300家便利店中部署了飲料補(bǔ)貨機(jī)器人；為了提高安全性，德國(guó)聯(lián)邦鐵路正在訓(xùn)練AI模型，以處理至關(guān)重要但在現(xiàn)實(shí)世界中很少發(fā)生的意外極端事件，如行李掉在火車(chē)軌道上；Sarcos Robotics正在開(kāi)發(fā)在可再生能源裝置中挑選和放置太陽(yáng)能電池板的機(jī)器人。
Festo使用Isaac Cortex簡(jiǎn)化協(xié)作機(jī)器人的編程并將模擬技能轉(zhuǎn)移到物理機(jī)器人上；Fraunhofer正在使用Isaac Sim符合物理學(xué)的全保真可視化功能開(kāi)發(fā)先進(jìn)的AMR；Flexiv正在使用Isaac Replicator生成用于訓(xùn)練AI模型的合成數(shù)據(jù)。
云端訪(fǎng)問(wèn)使Isaac平臺(tái)觸手可及
隨著Isaac Sim現(xiàn)已開(kāi)放云端訪(fǎng)問(wèn)，全球范圍內(nèi)從事機(jī)器人項(xiàng)目的多學(xué)科團(tuán)隊(duì)，可以在測(cè)試和訓(xùn)練虛擬機(jī)器人方面進(jìn)行合作，提高可及性、靈活性和可擴(kuò)展性。
在使用機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)建新設(shè)施或擴(kuò)展現(xiàn)有的自主系統(tǒng)時(shí)，缺乏足夠的訓(xùn)練數(shù)據(jù)往往是阻礙部署的“攔路虎”。
Isaac Sim通過(guò)Isaac Replicator，使開(kāi)發(fā)者能夠創(chuàng)建大規(guī)模的基準(zhǔn)真實(shí)數(shù)據(jù)集，模仿真實(shí)世界的物理環(huán)境。在部署后，由于自動(dòng)化需求的擴(kuò)大，需要通過(guò)動(dòng)態(tài)路線(xiàn)規(guī)劃來(lái)操作由數(shù)百個(gè)機(jī)器人組成的高效率機(jī)隊(duì)。NVIDIA cuOpt是一個(gè)通過(guò)自動(dòng)化提高運(yùn)營(yíng)效率的實(shí)時(shí)機(jī)隊(duì)任務(wù)分配和路線(xiàn)規(guī)劃引擎。
雖然訓(xùn)練機(jī)器人很重要，而模擬在培訓(xùn)人類(lèi)操作員與機(jī)器人協(xié)同工作和為機(jī)器人編程方面也發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。Ready Robotics正在使用Isaac Sim教授工業(yè)機(jī)器人的編程；Universal Robotics正在使用Isaac Sim培養(yǎng)工作隊(duì)伍，在云端訓(xùn)練終端操作員。
結(jié)語(yǔ)
作為一款機(jī)器人模擬和合成數(shù)據(jù)生成（SDG）工具，Isaac Sim這個(gè)NVIDIA Omniverse應(yīng)用可加速智能機(jī)器人的開(kāi)發(fā)、測(cè)試、培訓(xùn)和部署。而此次NVIDIA Isaac Sim2022.2新版本的發(fā)布，將進(jìn)一步賦能開(kāi)發(fā)者、研究者與終端用戶(hù)。
注：文章轉(zhuǎn)載《半導(dǎo)體行業(yè)觀察》http://www.semiinsights.com/s/ai/38/46815.shtml
