📚 课程目录第1章搭建Isaac Sim开发环境

1. 搭建Isaac Sim开发环境

任务说明

本案例目标是在本地Ubuntu 22.04机器上完成Isaac Sim的安装与Python环境配置，并通过启动仿真器与运行一个最小Python脚本验证基本功能可用。完成后，你的机器应具备运行后续所有案例的基础条件。

环境要求与依赖

开始前请确认硬件与系统满足以下最低要求，否则后续案例无法正常运行：

操作系统：Ubuntu 22.04 LTS（本案例所有命令均基于该版本）
GPU：NVIDIA独立显卡，驱动版本≥535，支持CUDA 12.x
显存：≥8GB（推荐12GB以上）
磁盘空间：≥60GB可用空间
已安装NVIDIA驱动，可通过nvidia-smi命令验证

安装步骤

Isaac Sim提供Omniverse Installer与pip两种安装方式。本案例采用pip方式，因为它更便于后续Python脚本的依赖管理与自动化部署。

第一步：安装系统依赖

sudo apt-get update
sudo apt-get install -y libgl1 libglib2.0-0 libsm6 libxext6 libxrender-dev libgomp1
sudo apt-get install -y python3.10-venv python3.10-dev

第二步：创建Python虚拟环境

python3.10 -m venv ~/isaacsim_env
source ~/isaacsim_env/bin/activate

第三步：安装Isaac Sim

pip install --upgrade pip
pip install isaacsim[all]==4.2.0 --extra-index-url https://pypi.nvidia.com

该步骤会下载约20GB依赖包，耗时取决于网络带宽。安装完成后，执行以下命令验证安装：

python -c "import isaacsim; print('Isaac Sim version:', isaacsim.__version__)"

预期输出：Isaac Sim version: 4.2.0

验证基本功能

安装完成后，需要验证两个核心功能：仿真器能否正常启动，以及Python API能否驱动仿真场景。

验证一：启动仿真器

isaacsim

首次启动会进行着色器编译，约需5-10分钟。成功标志：出现Omniverse窗口，默认场景中显示地面网格与坐标轴，控制台无报错。

验证二：Python脚本驱动仿真

创建文件verify_setup.py，内容如下：

"""最小验证脚本：创建仿真器、加载默认场景、添加立方体并读取其位置"""
from isaacsim import SimulationApp

# 初始化仿真器（使用CPU渲染以降低显存占用）
sim_app = SimulationApp({"headless": False, "width": 800, "height": 600})

import omni.usd
from pxr import UsdGeom, Gf

# 获取当前USD舞台
stage = omni.usd.get_context().get_stage()

# 在原点创建一个1m×1m×1m的立方体
cube_path = "/World/TestCube"
cube = UsdGeom.Cube.Define(stage, cube_path)
cube.GetSizeAttr().Set(1.0)

# 将立方体抬升到地面上方0.5m处
cube_prim = stage.GetPrimAtPath(cube_path)
UsdGeom.XformCommonAPI(cube_prim).SetTranslate(Gf.Vec3d(0, 0, 0.5))

# 读取并打印立方体位置
xform = UsdGeom.XformCommonAPI(cube_prim)
translation = xform.GetTranslation()
print(f"TestCube position: ({translation[0]:.2f}, {translation[1]:.2f}, {translation[2]:.2f})")

# 运行10帧仿真，确认无崩溃
for _ in range(10):
    sim_app.update()

print("Verification passed: Isaac Sim is working correctly.")
sim_app.close()

运行验证脚本：

python verify_setup.py

验证方法与判定标准

按以下顺序逐项确认，全部通过即表示环境搭建成功：

检查项	操作	通过标准
版本导入	`python -c "import isaacsim"`	无报错且输出版本号4.2.0
仿真器启动	执行`isaacsim`	出现图形窗口，无红色错误日志
Python API	运行`verify_setup.py`	输出`TestCube position: (0.00, 0.00, 0.50)`且无异常
仿真循环	脚本中10次`sim_app.update()`	进程正常退出，无崩溃

若verify_setup.py运行时报错ModuleNotFoundError: No module named 'isaacsim'，请确认当前处于虚拟环境（命令行前缀有(isaacsim_env)）。若报错涉及libGL.so，说明第一步系统依赖未完整安装。

常见问题排查

若安装或验证过程中遇到问题，按以下指引定位：

pip下载超时：使用国内镜像加速，在pip命令后追加-i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple，但注意NVIDIA索引仍需保留。
启动时黑屏或闪退：检查GPU驱动版本，执行nvidia-smi确认驱动正常识别GPU。若使用笔记本双显卡，需在PRIME Profiles中切换到NVIDIA独显模式。
导入时缺少libpython3.10.so：执行sudo apt install python3.10-dev补装开发库。
显存不足：在SimulationApp初始化参数中设置"headless": True可关闭渲染窗口，仅使用CPU模式验证API逻辑。

环境就绪后，后续案例将直接基于本案例创建的虚拟环境~/isaacsim_env运行。建议在~/.bashrc中添加别名alias isaac_env='source ~/isaacsim_env/bin/activate'以方便快速进入环境。