機器人的復雜性正在增加，具有更高的自主性、更多的傳感器數量和多樣性，以及更多基于傳感器融合的算法。硬件加速對于運行這些日益復雜的工作負載至關重要，從而使機器人應用程序能夠以更高的速度和能效運行更大的工作負載。
NVIDIA Isaac ROS的使命一直致力于為 ROS 開發人員提供開發高性能、節能機器人應用所需的加速計算包和工具
NVIDIA 還在 ROS2 中開創了加速計算的先河，并在每個版本中不斷改進。在過去的兩年里，已經添加了 20 多個硬件加速 ROS 包，并支持最新的 ROS 2 分發。
該團隊去年與 Open Robotics 合作，包括自適應和類型協商，以提高提供硬件加速器的計算平臺上的 ROS 性能。他們還實施了 ISAAC ROS 的適應和類型協商，稱為 NITROS (NVIDIA Isaac Transport for ROS).
最新的 NVIDIA ISAAC ROS 開發者預覽版 3 （ DP3 ）提供了主要的更新和增強功能。繼續閱讀以了解更多信息。
NVIDIA ISAAC ROS 開發者預覽版 3
NVIDIA ISAAC ROS DP3 包括許多新功能，使 ROS 社區能夠從硬件加速中受益。亮點包括一個新的地圖定位器，用于自動定位機器人，更新的 NvBlox 具有人類檢測功能，新的 ROS 2 基準測試工具，用于真實地基準測試 ROS 2 圖，以及開源的 NITROS 包
在不到半秒內自動在地圖中定位
移動機器人，如倉庫或服務中使用的機器人，在開始在空間中導航之前，需要知道它們在地圖中的初始姿勢。向機器人提供這些初始姿勢信息的最常見方法是手動設置。這種方法不僅在整個過程中增加了手動干預，而且可能需要 30 秒以上的時間
使用新的 ISAAC ROS Map Location ROS 軟件包，無需手動設置機器人的初始位置和方向。該軟件包使用激光雷達測距掃描，在不到半秒的時間內自動估計占用網格圖中的姿態。定位器可以與平面激光雷達或 3D 激光雷達一起工作，并可用于初始化移動機器人的導航。
該 ROS 包是 GPU 加速的，并利用 NITROS 創建高效的 ROS 管道，而無需通信開銷。它還與 Nav2 集成。有關詳細信息，請參閱Isaac ROS Map LocalizationGitHub 上的包。
從三維重建中刪除人員
ISAAC ROS NvBlox 為 3D 重建提供了 GPU 加速包，并使用傳感器觀測提供了機器人周圍環境的成本圖。這些對于生成無碰撞路徑的路徑規劃器非常有用
在人與人之間導航的機器人需要首先檢測到這些人，然后根據與他們的接近程度進行不同的導航。盡管人們應該是成本圖的一部分（以計算無碰撞路徑），但他們不應該是 3D 重建的一部分。三維重建應僅包括靜態障礙物
作為 ISAAC ROS DP3 發布的一部分，更新后的 ISAAC ROS NvBlox 軟件包檢測和分割人員，并提供人員成本圖，以避免與人員發生碰撞。它還為 3D 重建提供了靜態成本圖，以避免與靜態對象發生碰撞。有關更多詳細信息，請參閱Isaac ROS NvBloxGitHub 上的包。
基準 ROS 以正確的方式繪制圖表
基于 ROS 的基準圖應反映實際工作負載下的性能。對整個 ROS 圖（而不是特定的 ROS 節點）進行基準測試很重要，因為它將包括 RCL 中指示真實世界性能的消息傳輸成本
ISAAC ROS DP3 包括開源 ROS 2 的基準工具。該工具不需要修改節點來測量結果，并將輸入標準化rosbag用于獨立驗證基準結果的數據集。
該基準測試工具使用行業最佳實踐，并經過專業強化，可用于實時機器人應用程序中節點圖的吞吐量和延遲測量。亮點包括：
- 可靠的結果：自動性能測量執行數秒 N 次（默認 N = 5 ），丟棄最小和最大結果以減少可變性。基準測試結果在日志文件中報告，以便導入到您選擇的可視化工具中。
- 輸入數據集：可從下載NGC根據 CCv4.0 歸因許可r2b data set 2023為圖形提供一致的輸入
rosbag。在需要時可以添加額外的輸入數據。 - 輸入圖像分辨率：有了廣泛的計算硬件，圖像處理可以根據機器人應用程序以不同的分辨率執行。
- 輸入和輸出傳輸時間： RCL 發布和接收進程間和進程內消息所花費的時間包含在測量結果中。這準確地代表了機器人應用程序中的預期，并避免了夸大的結果，從而消除了消息傳遞成本。
- 輸入和輸出類型自適應：使用標準 ROS 類型或使用type adaptation和type negotiation.
- 基準參數：用于測試的參數包括數據輸入長度、發布速率和輸入大小，可以使用配置文件進行自定義。
- 吞吐量自動查找器：在主題下降< 1% 的情況下，測量圖的峰值吞吐量需要自動查找圖的峰值流量。貫穿式自動查找器有效地查找峰值吞吐量的輸入數據發布速率。
- 實時延遲：用于實時測量延遲的固定主題發布速率。這顯示了以目標固定速率向實時系統提供的內容，而吞吐量顯示了機器人應用可能達到的峰值性能。
- 云原生：作為自動化測試的一部分，可以在 Kubernetes 上進行測量，也可以作為現代軟件開發的一部分進行 CI / CD 夜間測試。測量也可以在本地開發者系統上執行。
- 不透明測試：節點圖作為二進制文件進行測試，所有性能測量工具都直接在基準測試中進行測試。這不會修改測試圖中的代碼，并以一種不引人注目的方式實現性能測量，包括使用相同工具的專有解決方案的開源。
- 透明度： JSON 中的結果包括用于運行基準測試的參數，包括輸入的 MD5
rosbag以便對結果進行獨立驗證。
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支持新平臺
ISAAC ROS DP3 增加了對NVIDIA JetsonNVIDIA Jetson Orin Nano和 NVIDIA ZVK4]Orin NX。它還支持新發布的NVIDIA Jetson Orin Nano Developer KitISAAC ROS 現在在所有 Jetson Orin 和 Xavier 系列模塊和開發套件上都得到支持。
新版本還增加了對最近發布的NVIDIA Ada Lovelace architecture和NVIDIA GeForce RTX 40GPU 。
從本次發布開始，大部分 NITROS 加速 ISAAC ROS 包都是開源的。作為一名 ROS 開發人員，您現在可以擴展包，解決您遇到的任何問題，并為 ISAAC ROS 社區做出貢獻
總結
NVIDIA ISAAC ROS 開發者預覽版 3 是一項重大更新，使 ROS 社區能夠從硬件加速中受益，從而更輕松地構建高性能、節能的機器人應用程序。亮點包括新的 ROS 2 基準測試工具，可真實地對 ROS 2 圖形進行基準測試，新的地圖定位器可自動定位機器人，開源的 NITROS 軟件包，以及具有人類檢測功能的更新 NvBlox
額外資源
- 注冊參加網絡研討會，Performance Measurement of Robotics Applications with ros2_benchmark了解更多信息。
- 閱讀Isaac ROS April update有關 ISAAC ROS DP3 中可用的更多詳細信息和其他增強功能
- 參觀Isaac ROS on GitHub并開始使用 ISAAC ROS DP3
- 在NVIDIA Isaac ROS Forum.
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