Pegasus Simulator

PX4イン・ザ・ループ対応、NVIDIA Isaac Sim上のフォトリアルなマルチローターシミュレーション

ライセンス

BSD-3-Clause

概要

Pegasus Simulatorは、NVIDIA Isaac Sim / Omniverse上に構築された、フォトリアルなレンダリングと正確な物理でマルチローター機をシミュレーションするフレームワーク。ISR-Lisbon(Instituto Superior Técnico)で開発され、PX4のソフトウェア・イン・ザ・ループ統合を標準で備える — シミュレーション上のドローンが本物のオートパイロットスタックとQGroundControlで飛行する — うえ、カスタムのコントローラー、センサー、RL系の実験のためのPython APIも提供する。

PegasusはIsaac SimのPhysX物理とRTXレンダリングを、航空ロボティクス向けの形をしたAPIで包む:機体はローターモデル(推力カーブ、抗力、転がりモーメント)、センサースイート(IMU、GPS、気圧計、磁力計、カメラ)、通信バックエンドで定義される。看板となるバックエンドはPX4 SITLだ — Pegasusは機体ごとに本物のPX4オートパイロットを起動して接続するため、制御ファームウェア、EKF2推定、QGroundControlのミッションフローがハードウェア上とまったく同じように振る舞い、オートパイロットレベルで古典的なsim-to-realギャップを埋める。純PythonのコントロールバックエンドはPX4なしでのカスタムコントローラーや学習実験をサポートし、ROS 2インターフェースがシミュレーショングラフを公開する。マルチビークルシナリオ、USDベースのフォトリアル環境、人・移動障害物のユーティリティが研究向け機能セットを締めくくる。論文を伴うオープンフレームワークとして公開されており、AirSimの開発終了が残した空白のなかで、航空自律性の研究にIsaacクラスのレンダリングを求める研究室の標準的な選択肢となっている。

重要な理由

Pegasusは、本格的な航空研究においてAirSimが残した空白を埋める存在だ:フォトリアルでGPUアクセラレーションの効いたシミュレーションに、本物のPX4オートパイロットをループ内で組み合わせる — 知覚中心の自律性研究と、現代のハードウェア上でのsim-to-real研究のためにドローン研究室が必要とする組み合わせである。

解決する課題

航空自律性の研究には、フォトリアルなセンサーと飛行精度の高い機体挙動の両方が必要だ。ゲームエンジン系のシミュレーターはオートパイロットの忠実度を欠き、飛行力学シミュレーターはレンダリングを欠く。PegasusはIsaac Simの物理とRTXレンダリングに対してPX4そのものを走らせ、両方を同時に実現する。

主なポイント

• NVIDIA Isaac Sim上に構築:PhysX物理+RTXフォトリアルレンダリング
• 機体ごとのPX4ソフトウェア・イン・ザ・ループ — 本物のオートパイロット、EKF2、QGroundControlフロー
• カスタムのローター、センサー、コントローラー、マルチビークルシナリオのためのPython API
• 知覚研究のためのROS 2インターフェースとUSDベース環境
• ISR-Lisbon発、オープンな論文付き

対象

• 航空ロボティクスの研究者
• シミュレーションで自律性をテストするPX4開発者
• フォトリアルなドローン画像を必要とする知覚エンジニア
• 航空制御に取り組むRL実践者

制限事項

• RTXクラスのNVIDIA GPUと、重量級のIsaac Simインストールが必要
• マルチローター中心 — コアには固定翼やVTOLの機体モデルはない
• Isaac Simのリリースに追従するため、バージョンの固定が重要