Pegasus Simulator

Simulação fotorrealista de multirrotores no NVIDIA Isaac Sim com PX4-in-the-loop

Licença

BSD-3-Clause

Visão geral

O Pegasus Simulator é um framework construído sobre o NVIDIA Isaac Sim / Omniverse para simular veículos multirrotores com renderização fotorrealista e física precisa. Desenvolvido no ISR-Lisboa (Instituto Superior Técnico), ele fornece integração PX4 software-in-the-loop pronta para uso — um drone simulado voa com a pilha real do autopiloto e o QGroundControl — além de uma API Python para controladores customizados, sensores e experimentos no estilo RL.

O Pegasus envolve a física PhysX e a renderização RTX do Isaac Sim em uma API moldada para robótica aérea: veículos são definidos com modelos de rotores (curvas de empuxo, arrasto, momentos de rolamento), conjuntos de sensores (IMU, GPS, barômetro, magnetômetro, câmera) e backends de comunicação. O backend principal é o PX4 SITL — o Pegasus lança e conecta o autopiloto PX4 real por veículo, então o firmware de controle, a estimação EKF2 e os fluxos de missão do QGroundControl se comportam exatamente como no hardware, fechando a clássica lacuna sim-to-real no nível do autopiloto. Um backend de controle em Python puro suporta controladores customizados e experimentos de aprendizado sem PX4, e interfaces ROS 2 expõem o grafo de simulação. Cenários multiveículo, ambientes fotorrealistas baseados em USD e utilitários de pessoas/obstáculos móveis completam o conjunto de recursos de pesquisa. Publicado como framework aberto com artigo de acompanhamento, tornou-se a escolha padrão para laboratórios que querem renderização classe Isaac para trabalhos de autonomia aérea, onde a descontinuação do AirSim deixou uma lacuna.

Por que importa

O Pegasus ocupa o lugar que o AirSim deixou para a pesquisa aérea séria: simulação fotorrealista acelerada por GPU com o autopiloto PX4 REAL no loop — a combinação de que laboratórios de drones precisam para autonomia pesada em percepção e trabalho sim-to-real em hardware moderno.

Problema que resolve

A pesquisa em autonomia aérea precisa de sensores fotorrealistas E de comportamento de veículo fiel ao voo. Simuladores de game engine carecem de fidelidade de autopiloto; simuladores de dinâmica de voo carecem de renderização. O Pegasus roda o próprio PX4 contra a física do Isaac Sim e a renderização RTX, entregando os dois ao mesmo tempo.

Pontos principais

• Construído sobre o NVIDIA Isaac Sim: física PhysX mais renderização fotorrealista RTX
• PX4 software-in-the-loop por veículo — autopiloto real, EKF2 e fluxos do QGroundControl
• API Python para rotores, sensores e controladores customizados e cenários multiveículo
• Interfaces ROS 2 e ambientes baseados em USD para pesquisa em percepção
• Do ISR-Lisboa, com uma publicação aberta de acompanhamento

Para quem é

• Pesquisadores de robótica aérea
• Desenvolvedores PX4 testando autonomia em simulação
• Engenheiros de percepção que precisam de imagens fotorrealistas de drones
• Praticantes de RL para controle aéreo

Limitações

• Requer uma GPU NVIDIA classe RTX e a instalação pesada do Isaac Sim
• Focado em multirrotores — sem modelos de asa fixa ou VTOL no núcleo
• Acompanha as releases do Isaac Sim, então fixar versões importa