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06 // CHAPTER ROUTE

把模型积木 拼成世界

具身智能 · 第六章

场景搭建不是把模型摆满画面,而是让布局、碰撞、刚体、光照和层级共同服务一个机器人任务。

机器人手臂、工作台、箱子和托盘组成微缩仓储分拣单元,说明资产要围绕具体任务组织
图 6.1 · 模块化资产搭建仓储分拣任务场景
SECTION 01 / 阅读地图

小节一 · 四步,把资产变成 场景

本节要回答

小节一 · 四步,把资产变成 场景

从“四步,把资产变成 场景”出发,逐页推进到“位置、角度、大小, 分开控制”;每张卡都写明本页应抓住的机制或边界。

01

四步,把资产变成 场景

先有资产,再定空间关系;物理检查通过后,才进入光照和保存。

机制线索1 导入准备模型积木2 布局位置 · 旋转
02

三种来源, 同一入口

资产来源可以不同,但进入 Stage 后都应保持清晰路径和可追踪引用。

机制线索教学专用资产电塔 · 绝缘子 · 仓储设备官方 / GSO杯子 · 箱子 · 工具 · 家具
03

位置、角度、大小, 分开控制

平移回答“在哪里”,旋转回答“朝哪里”,缩放回答“有多大”。

机制线索W · TRANSLATE沿 X / Y / Z 改变位置E · ROTATE绕轴改变朝向

阅读顺序:四步,把资产变成 … → 三种来源, 同一入口 → 位置、角度、大小

本节按“四步,把资产变成 … → 三种来源, 同一入口 → 位置、角度、大小”推进:先定位问题,再读机制,最后用页面结论校验理解。

VISUAL RECAP

本节场景补充

READ THE SCENE

四步,把资产变成 场景

从导入到保存,每一步都要检查资产能否正确进入场景。

读图顺序:先看对象和环境,再看它们之间的关系,最后回到本节结论。

支持“小节一 · 四步,把资产变成 场景”讲解的 ChatGPT 生成教学场景图
教学场景补充 · 小节一 · 四步,把资产变成 场景

图片只用于帮助观察本页关系;课程结论仍以正文和逐字稿为准。

01 // FOUR STEPS

四步,把资产变成场景

1 导入准备模型积木2 布局位置 · 旋转缩放 · 空间3 物理碰撞 · 刚体4 光照检查可见性SAVE USD

先有资产,再定空间关系;物理检查通过后,才进入光照和保存。

02 // ASSET SOURCES

三种来源,同一入口

教学专用资产电塔 · 绝缘子 · 仓储设备官方 / GSO杯子 · 箱子 · 工具 · 家具本地 USD教师或团队自有模型ASSETREFERENCESTAGE统一层级保留来源

资产来源可以不同,但进入 Stage 后都应保持清晰路径和可追踪引用。

03 // TRANSFORM

位置、角度、大小,分开控制

W · TRANSLATE沿 X / Y / Z 改变位置E · ROTATE绕轴改变朝向R · SCALE改变三轴尺寸

平移回答“在哪里”,旋转回答“朝哪里”,缩放回答“有多大”。

SECTION 02 / 阅读地图

小节二 · 好布局,先留出 安全空间

本节要回答

小节二 · 好布局,先留出 安全空间

从“好布局,先留出 安全空间”出发,逐页推进到“静态、动态、运动学, 别设反”;每张卡都写明本页应抓住的机制或边界。

01

好布局,先留出 安全空间

布局不是装饰:地面、操作余量、相机视野和任务物体共同定义可执行空间。

机制线索ROBOTCAMERA FOV地面先对齐臂展 × 1.2
02

看见的形状,不等于 碰撞形状

碰撞几何要足够贴合,也要足够简单;方块物体优先使用 Box。

机制线索RENDER MESHCOLLISIONTHOUSANDS OF TRIA…BOX / CONVEX / SP…
03

静态、动态、运动学, 别设反

地面与墙壁设静态,待操作物体设动态,预设运动对象才使用运动学。

机制线索STATIC地面 · 墙壁固定不动DYNAMIC

阅读顺序:好布局 → 看见的形状 → 静态、动态、运动学

本节按“好布局 → 看见的形状 → 静态、动态、运动学”推进:先定位问题,再读机制,最后用页面结论校验理解。

VISUAL RECAP

本节场景补充

READ THE SCENE

好布局,先留出 安全空间

布局先为碰撞边界、通道和安全距离留出空间。

读图顺序:先看对象和环境,再看它们之间的关系,最后回到本节结论。

支持“小节二 · 好布局,先留出 安全空间”讲解的 ChatGPT 生成教学场景图
教学场景补充 · 小节二 · 好布局,先留出 安全空间

图片只用于帮助观察本页关系;课程结论仍以正文和逐字稿为准。

04 // LAYOUT RULES

好布局,先留出安全空间

ROBOTCAMERA FOV地面先对齐臂展 × 1.2视野覆盖任务区突出任务物体

布局不是装饰:地面、操作余量、相机视野和任务物体共同定义可执行空间。

05 // COLLISION

看见的形状,不等于碰撞形状

RENDER MESHCOLLISIONTHOUSANDS OF TRIANGLESBOX / CONVEX / SPHERE

碰撞几何要足够贴合,也要足够简单;方块物体优先使用 Box。

06 // RIGID BODY

静态、动态、运动学,别设反

STATIC地面 · 墙壁固定不动DYNAMIC受重力与碰撞箱子 · 杯子KINEMATIC沿预设轨迹运动

地面与墙壁设静态,待操作物体设动态,预设运动对象才使用运动学。

SECTION 03 / 阅读地图

小节三 · 复杂场景, 分层管理

本节要回答

小节三 · 复杂场景, 分层管理

从“复杂场景, 分层管理”出发,逐页推进到“先跑物理,再 保存场景”;每张卡都写明本页应抓住的机制或边界。

01

复杂场景, 分层管理

Sublayer 让环境、机器人、物体与光照独立编辑,再由主场景统一组合。

机制线索warehouse_scene.u…env_layer地面 · 墙 · 货架STATIC
02

分拣场景,先画 任务蓝图

机械臂、箱子、目标区和相机必须围绕同一个分拣任务建立空间关系。

机制线索ROBOTREACH × 1.2CAMERATARGET
03

先跑物理,再 保存场景

物体穿透通常先查碰撞几何和刚体类型,不要用光照或相机参数解释物理错误。

机制线索PLAY物理预览发现问题穿透桌面

阅读顺序:复杂场景, 分层管理 → 分拣场景 → 先跑物理

本节按“复杂场景, 分层管理 → 分拣场景 → 先跑物理”推进:先定位问题,再读机制,最后用页面结论校验理解。

VISUAL RECAP

本节场景补充

READ THE SCENE

复杂场景, 分层管理

复杂场景需要按对象、区域和任务层级组织,便于维护。

读图顺序:先看对象和环境,再看它们之间的关系,最后回到本节结论。

支持“小节三 · 复杂场景, 分层管理”讲解的 ChatGPT 生成教学场景图
教学场景补充 · 小节三 · 复杂场景, 分层管理

图片只用于帮助观察本页关系;课程结论仍以正文和逐字稿为准。

07 // SUBLAYERS

复杂场景,分层管理

warehouse_scene.usdenv_layer地面 · 墙 · 货架STATICrobot_layer机械臂与初始位姿objects_layer箱子 · 托盘lights_layer灯光设置

Sublayer 让环境、机器人、物体与光照独立编辑,再由主场景统一组合。

08 // WAREHOUSE PLAN

分拣场景,先画任务蓝图

ROBOTREACH × 1.2CAMERATARGET

机械臂、箱子、目标区和相机必须围绕同一个分拣任务建立空间关系。

09 // PREVIEW & DEBUG

先跑物理,再保存场景

PLAY物理预览发现问题穿透桌面漂浮 / 倾倒碰撞形状偏差FIX碰撞 / 刚体稳定后 SAVE

物体穿透通常先查碰撞几何和刚体类型,不要用光照或相机参数解释物理错误。

RECAP // CHAPTER 06

场景搭建,是一条 验证链

01

四步,把资产变成 场景

先有资产,再定空间关系

02

位置、角度、大小, 分开控制

平移回答“在哪里”

03

看见的形状,不等于 碰撞形状

碰撞几何要足够贴合,也要足够简单

04

复杂场景, 分层管理

Sublayer 让环境、机器人、物体与光照独立编辑

05

先跑物理,再 保存场景

物体穿透通常先查碰撞几何和刚体类型

可用场景必须同时通过资产、布局、物理和分层四项检查。

SOURCE QUIZ // 8 MCQ

单选题 · 8题

第 1 / 8 题原讲义题库
得分 0 / 8
SOURCE PRACTICE 01

实操一 · 仓储分拣

搭建仓储分拣场景(完整流程)

任务描述与验收标准

按照讲义中的步骤,在模块 A 中搭建一个完整的“机械臂分拣箱子”仓储场景。

  • 地面:存在,大小 ≥ 4m×4m,静态刚体。
  • 工作台:位置合理,在机械臂工作范围内。
  • 机械臂:正确引用,基座固定在地面/桌面上。
  • 待操作物体:≥ 3 个箱子,放置在桌面上不同位置,动态刚体,碰撞形状正确。
  • 放置目标:≥ 1 个托盘/目标区域。
  • 物理仿真:点击物理预览后物体稳定停在桌面上,不穿透。
  • 光照:场景明亮均匀,无过暗区域。
  • 相机:有一个俯视相机能看到完整桌面。
提交要求
  • 场景文件(.usd)。
  • 截图 1:场景整体截图(斜上方视角)。
  • 截图 2:物理预览运行中的截图(证明物体稳定)。
参考方向:讲义未提供固定坐标答案,以任务验收条件和实际场景运行结果为准。
讲义评分标准:场景完整(40%)、物理正确(30%)、布局合理(20%)、截图清晰(10%)。
SOURCE PRACTICE 02

实操二 · Sublayer

Sublayer 分层练习

任务描述与操作要求

将你搭建的场景拆分为至少 3 个子图层(环境层、物体层、光照层),验证分层管理的效果。

  • 将地面和墙壁保存为独立 USD 文件 env.usd。
  • 将箱子和托盘保存为 objects.usd。
  • 将灯光设置保存为 lights.usd。
  • 新建主场景文件,通过 Sublayer 组合以上三个文件 + 机器人模型。
  • 验证:开关不同图层的可见性,确认场景可以独立控制。
  • 修改 objects.usd 中一个箱子的颜色,主场景中自动更新。
提交要求
  • 4 个 USD 文件(env / objects / lights / 主场景)。
  • 截图:关闭物体图层后只显示环境和机器人的场景。
  • 简述:Sublayer 分层相比单文件的优势(100 字以内)。
参考方向:讲义未提供固定标准答案,以四个 USD 文件、图层可见性和自动更新结果为实际作答依据。
讲义评分标准:分层正确(40%)、Sublayer 组合成功(30%)、可见性控制有效(20%)、简述准确(10%)。