NVIDIA Isaac and Robot Operating System 2 : Integrating ROS2 with Isaac Sim for robot navigation

Abstract

As AI-enabled robots become more common, new robotics training and testing methods gain popularity. The NVIDIA Isaac Sim provides a photorealistic environment for robotics simulation and synthetic data generation. Isaac Sim is a toolkit built for NVIDIA Omniverse, which is a platform for creating metaverse applications. Isaac Sim and Omniverse utilize universal file formats, enabling seamless connectivity with other programs. Several major car manufacturers use Omniverse to create digital twins of their factories and Isaac Sim to train industrial robots in a virtual environment.

Robot Operating System 2, or ROS2, is a widely used robotics middleware, that makes development faster and easier. It is an open-source project, and the extensive community effort is what makes it successful. ROS2 can be paired with a real robot just as it can with a simulated one.

This thesis aimed to explore Isaac Sim and integrate it with ROS2 for robot navigation. NVIDIA's own documentation and tutorials for Isaac Sim were used almost exclusively to achieve the goal. This thesis can help the reader overcome difficulties that can be encountered during setting up Isaac Sim and ROS2.

This project revealed that Isaac Sim can be used by both private users and professionals. For instance, robotics enthusiasts can use Isaac Sim in their robotics projects for testing and development. When integrated with Isaac Sim, ROS2 enables smooth navigation and seamless transmission of simulated sensor data within a basic warehouse setting.

Tekoälyrobottien yleistyessä robottikehittäjät tarvitsevat yhä nopeampia ja parempia kehitystyökaluja. NVIDIA Isaac Sim on työkalu, jonka avulla voidaan fotorealisesti simuloida robotteja ja tuottaa synteettistä dataa. Isaac Sim on rakennettu NVIDIAn Omniverse -alustalle, joka on tarkoitettu metaversumisovellusten luomiseen. Omniverse takaa Isaac Simille hyvän liitettävyyden muiden valmistajien ohjelmien kanssa. Useat suuret autonvalmistajat käyttävät Omniversea luodakseen digitaalisia kaksosia tehtaistaan ja Isaac Simiä tehdasrobottien kouluttamiseen virtuaalisessa ympäristössä

ROS2 eli Robot Operating System 2 on laajalti käytetty robotiikan väliohjelmisto, joka tekee robottien kehittämisestä helpompaa ja nopeampaa. ROS2 on avoimen lähdekoodin projekti, jonka menestys on pääosin mittavan yhteisön ponnistuksen ansiota. ROS2 voidaan yhdistää niin fyysisen kuin simuloidun robotin kanssa.

Tämän työn tavoitteena oli tutustua Isaac Simiin ja yhdistää se ROS2:n kanssa robottinavigaatiota varten. NVIDIAn omaa dokumentaatiota ja oppaita käytettiin tavoitteen saavuttamiseksi. Tämä kandidaatintutkielma voi auttaa lukijaa välttämään työn aikana ilmenneitä haasteita, mikäli hän kokeilee työssä tehtyjä asioita.

Työn tuloksena huomattiin, että Isaac Simiä voi käyttää niin yksityiskäyttäjä kuin ammattilainen. Sen avulla esimerkiksi robottiharrastajat voivat testata ja kehittää robotteja. Isaac Simin ja ROS2:n kommunikoidessa keskenään robotin navigoiminen ja simuloidun sensoridatan välittäminen toimivat yksinkertaisessa varastoympäristössä hyvin.