1. USD

USD 是 Isaac Sim 文件的数据格式，诸如 .obj 或者 .glb 等内容相似，只不过其管理了更多的内容，包括光照、物理等属性，换句话说，事实上 USD 里保存 Prim 的结构以及全部的属性信息。

USD 在 GenManip 项目中的实际作用：

• 场景模板——预构建的静态世界

  GenManip 运行加载预先制作好 USD 场景文件 ，直接生成仿真数据

• 物体库——独立的 USD 资产

• 机器人模型——USD 中的 Articulation

  机器人的 URDF 模型会被转换为 USD 格式，在 USD 中表现为 Articulation （铰接体）：一种带有关节层级结构的 Prim，例如 Franka 机器人。

USD 文件的三种格式

Genmanip框架中：场景文件格式是.usda，资产文件格式是.usd

添加 USD

在 Isaac Sim 中，每一次的程序运行会打开某种实例，从意义的角度来说，可以称之为 Scene，也就是一个场景，而从定义上来说，我们称为一个 Stage。

把物体注册为一个 prim 并且添加到 Stage 中

from omni.isaac.core.prims import XFormPrim
from omni.isaac.core.utils.stage import add_reference_to_stage

def add_usd_to_world(
    asset_path: str,
    prim_path: str,
    name: str,
    translation: Optional[Sequence[float]] = None,
    orientation: Optional[Sequence[float]] = None,
    scale: Optional[Sequence[float]] = None,
):
    reference = add_reference_to_stage(usd_path=asset_path, prim_path=prim_path)
    prim_path = str(reference.GetPrimPath())
    prim = XFormPrim(
        prim_path,
        name=name,
        translation=translation,
        orientation=orientation,
        scale=scale,
    )
    usd_prim = prim.prim
    if not usd_prim.IsValid():
        print(f"Prim at path {prim_path} is not valid.")
        return prim

通过 add_reference_to_stage 来将 物体USD 添加到 Stage 中，路径是prim_path

2. Prim

概念： Prim 是 USD 中的 基本单元 ，可以说：在 Isaac Sim 中，万物皆 Prim。Isaac Sim 的本质是对于物理世界的模拟，其中的关键在于模拟物理世界中的各种元素，例如物体、光照、纹理等，这些东西都可以用 Prim 来替代，并且进一步延伸XFormPrim、RigidPrim 或者 Shader。Prim 可以有各种属性（位置、缩放、材质等），也可以有子 Prim

常见的 Prim 类型：

• XFormPrim ：带有变换（位置、旋转、缩放）的基础 Prim，作为其他 Prim 的 父节点 ，定义局部坐标系
• Mesh：带有几何网格的 Prim
• Light：光源
• Camera：相机
• Material: 材质

注意：在 USD 中，并不是所有 Prim 都有 “位置、旋转、缩放” 这些空间属（例如，Material: 材质）。USD 本身提供的是 C++ 层面的底层 API，直接操作起来比较繁琐，Isaac Sim 的 XFormPrim 继承自 Prim 基类，在此基础上专门增加了空间变换相关的方法，把这些底层操作包装成了 Python 友好的接口

prim_path

一个 Stage 下面包括若干的 Prim，这些 Prim 以树状结构组织，每一个 Prim 作为一个结点，因此对于任何一个 Prim，可以使用其递归父结点的名称来表示其路径，例如 /World/_base/robot3 表示的是在 World 下面的_base的robot3机器人

在 Isaac Sim 中，所有的 Prim 的 prim_path 都是唯一的，因此可以通过 prim_path 来访问任何一个 Prim