基于英伟达Jetson Orin Nano的硬件在环测试：使用Isaac Sim和Isaac ROS AprilTag

图1

硬件在环（HIL）测试是一种强大的方法，用于验证复杂系统的性能，比如机器人和计算机视觉技术。本文将探讨如何在这些领域中使用Jetson Orin Nano等NVIDIA Isaac平台进行HIL测试。

NVIDIA Isaac平台包括NVIDIA Isaac Sim，这是一个高保真模拟器，提供了一个虚拟环境用于测试机器人算法，以及NVIDIA Isaac ROS，这是一个针对NVIDIA Jetson设备（如Orin Nano）进行优化的硬件加速软件套件。此平台包含机器学习、计算机视觉和定位与导航算法。通过这些工具进行硬件在环测试，您可以验证并改进您的机器人软件栈的性能，从而实现更安全、更可靠和更高效的系统。

在这篇文章中，我们将深入了解HIL系统中的各个组成部分，包括NVIDIA Isaac Sim、Isaac ROS和Jetson Orin Nano，如图1所示的。我们将研究这些元素是如何协同工作以优化机器人和计算机视觉算法的性能的，并探讨使用NVIDIA Isaac平台进行HIL测试（硬件在环测试）相比其他方法的优势在哪里。

图二

使用SDK管理器在NVIDIA Jetson Orin Nano上为JetPack 6进行刷写：

通过NVIDIA SDK Manager为NVIDIA Jetson Orin Nano刷入JetPack 6。本指南将引导你将Orin Nano连接到主机电脑，在SDK Manager中选择JetPack 6，并按照步骤完成安装过程。确保你的设备正确配置，以充分利用JetPack 6的所有功能并实现最佳性能。更多详情，请点击此处访问NVIDIA SDK Manager。

在 NVIDIA Jetson Orin Nano 上安装 Isaac ROS：

了解如何在您的 NVIDIA Jetson Orin Nano 上安装 Isaac ROS 以增强您的机器人应用。本指南将提供分步说明，帮助您设置 Isaac ROS，包括必要的配置和依赖，以确保与 Jetson Orin Nano 的无缝集成。如需详细说明和资源，请访问 Isaac ROS 文档。

配置 ROS 2 DDS �域ID

图3

为了在您的 NVIDIA Jetson Orin Nano 上配置网络并设置 ROS 2 DDS 域 ID，请按照以下步骤操作。首先，确保设备已通过以太网或 Wi-Fi 连接到网络。为确保连接稳定，可以考虑通过编辑网络配置文件并重启网络服务来分配静态 IP 地址。接下来，配置 ROS 2 DDS 域 ID，以确保 ROS 2 节点之间的通信正常进行。这包括在 ROS 2 工作区设置文件的环境变量中定义 DDS 域 ID。将 ROS_DOMAIN_ID 变量添加到设置文件中，然后通过执行该设置文件来应用配置。此设置确保您的 ROS 2 节点都在相同的域内运行，避免网络冲突并保证通信顺畅。如需更多视觉指导，请参阅图 3，图中详细说明了网络配置和 DDS 域 ID 设置过程。最后，请检查环境变量以确认已正确设置了 DDS 域 ID。

在使用 NVIDIA Isaac Sim 进行机器人模拟时，检测到的 AprilTags 可以传递给 Isaac ROS，并在 RViz 中显示。下面是具体的操作流程：

1. Isaac Sim 中的模拟 ：在 Isaac Sim 中，机器人模拟会检测虚拟环境中的 AprilTags 并对其数据（包括位置和方向）进行处理。
2. 将数据发布到 Isaac ROS ：从 Isaac Sim 发布到 Isaac ROS 的是检测到的 AprilTag 信息。在 NVIDIA Jetson Orin Nano 上，Isaac ROS 通过 ROS 主题接收这些数据。Orin Nano 配置为高效地处理模拟与 ROS 网络之间的通信。
3. RViz 中的可视化 ：在 ROS 端，RViz 用于将 Isaac ROS 发布的 AprilTag 数据渲染为 3D 可视化，从而实现对检测到的标签及其在模拟环境中的位置进行实时监控和分析。

图4

伊萨克模拟将会与伊萨克ROS AprilTag检测包共享AprilTag图像数据，利用ROS域ID确保顺畅交流。这一过程使得模拟环境中的AprilTag检测信息能够被准确地传输和处理到伊萨克ROS中。通过利用ROS域ID，数据交换被高效管理，从而实现在RViz中可靠地检测和可视化。如图4所示，展示了AprilTag图像如何在伊萨克模拟和伊萨克ROS之间共享，并随后在RViz中进行可视化。这种设置增强了实时监控和分析，简化了机器人模拟工作流程。

图5

使用JetPack 6来配置Isaac ROS AprilTag检测功能包，以提供强大的AprilTag检测能力。通过利用JetPack 6中包含的针对NVIDIA硬件优化过的库和工具，Jetson Orin Nano能够高效地处理AprilTag数据流，并能与ROS生态系统无缝集成。图5展示的是在Jetson Orin Nano上部署Isaac ROS AprilTag检测包的设置和工作流程，展示了系统如何处理和可视化AprilTag检测结果。

总结一下:

将NVIDIA Isaac Sim与Isaac ROS集成到Jetson Orin Nano上，从而确保从仿真到在RViz中实时可视化之间的数据处理和通信无缝衔接，通过ROS域ID实现。使用JetPack 6优化的库提升了性能，这一集成系统成为高级机器人应用场景的强大武器。