Pegasus Simulator

Simulazione fotorealistica di droni multirotore su NVIDIA Isaac Sim con PX4 in the loop

Licenza

BSD-3-Clause

Panoramica

Pegasus Simulator è un framework basato su NVIDIA Isaac Sim / Omniverse per simulare veicoli multirotore con rendering fotorealistico e fisica accurata. Sviluppato all'ISR-Lisbon (Instituto Superior Técnico), offre fin da subito l'integrazione software-in-the-loop con PX4 (un drone simulato vola con il vero stack dell'autopilota e con QGroundControl) più un'API Python per controller, sensori ed esperimenti in stile RL personalizzati.

Pegasus racchiude la fisica PhysX e il rendering RTX di Isaac Sim in un'API pensata per la robotica aerea: i veicoli si definiscono con modelli dei rotori (curve di spinta, resistenza, momenti di rollio), dotazioni di sensori (unità di misura inerziale (IMU), GPS, barometro, magnetometro, telecamera) e backend di comunicazione. Il backend di punta è PX4 SITL: Pegasus avvia e collega il vero autopilota PX4 per ciascun veicolo, così il firmware di controllo, la stima EKF2 e i flussi di missione di QGroundControl si comportano esattamente come sull'hardware, colmando il classico divario sim-to-real a livello di autopilota. Un backend di controllo in puro Python supporta controller personalizzati ed esperimenti di apprendimento senza PX4, e le interfacce ROS 2 espongono il grafo della simulazione. Scenari multi-veicolo, ambienti fotorealistici basati su USD e utility per persone e ostacoli in movimento completano le funzionalità per la ricerca. Pubblicato come framework aperto con un articolo di accompagnamento, è diventato la scelta standard per i laboratori che vogliono un rendering di classe Isaac per il lavoro sull'autonomia aerea, dove la dismissione di AirSim aveva lasciato un vuoto.

Perché è importante

Pegasus occupa il posto lasciato da AirSim per la ricerca aerea seria: simulazione fotorealistica accelerata da GPU con il VERO autopilota PX4 in the loop, la combinazione di cui i laboratori di droni hanno bisogno per l'autonomia basata sulla percezione e per il lavoro sim-to-real su hardware moderno.

Il problema che risolve

La ricerca sull'autonomia aerea ha bisogno di sensori fotorealistici E di un comportamento del veicolo fedele al volo reale. I simulatori basati su motori di gioco mancano di fedeltà dell'autopilota; i simulatori di dinamica del volo mancano di rendering. Pegasus esegue PX4 stesso con la fisica di Isaac Sim e il rendering RTX, offrendo entrambi contemporaneamente.

Punti chiave

• Basato su NVIDIA Isaac Sim: fisica PhysX più rendering fotorealistico RTX
• PX4 software-in-the-loop per ogni veicolo: vero autopilota, EKF2 e flussi di QGroundControl
• API Python per rotori, sensori, controller e scenari multi-veicolo personalizzati
• Interfacce ROS 2 e ambienti basati su USD per la ricerca sulla percezione
• Dell'ISR-Lisbon, con una pubblicazione aperta di accompagnamento

A chi si rivolge

• Ricercatori di robotica aerea
• Sviluppatori PX4 che testano l'autonomia in simulazione
• Ingegneri della percezione che necessitano di immagini fotorealistiche da drone
• Professionisti dell'RL per il controllo aereo

Limiti

• Richiede una GPU NVIDIA di classe RTX e la pesante installazione di Isaac Sim
• Incentrato sui multirotori: nessun modello di veicolo ad ala fissa o VTOL nel nucleo
• Segue le release di Isaac Sim, quindi il blocco delle versioni è importante