NVIDIA Omniverse IsaacLab 安装过程中缺失 omni.kit.usd 模块的解决方案

在使用 NVIDIA Omniverse IsaacLab 进行机器人仿真开发时，很多开发者会遇到一个常见问题：在安装过程中出现 ModuleNotFoundError: No module named 'omni.kit.usd' 错误。这个问题通常与 Isaac Sim 的 Python 包依赖关系不完整有关。

问题现象

当开发者按照官方文档的步骤安装 IsaacLab 并尝试运行示例脚本时，可能会遇到以下错误信息：

1. 控制台输出 Failed to resolve extension dependencies 错误
2. 提示 dependency: 'omni.physx.bundle' 无法满足
3. 最终抛出 ModuleNotFoundError: No module named 'omni.kit.usd' 异常

根本原因

这个问题的主要原因是缺少 Isaac Sim 的 Python 包缓存扩展依赖项。虽然安装了 isaacsim 主包，但一些关键的扩展依赖包没有正确安装。

完整解决方案

要彻底解决这个问题，需要确保所有必要的依赖包都已正确安装。以下是完整的安装步骤：

1. 创建并激活 conda 环境：

conda create -n isaaclab python=3.10 -y
conda activate isaaclab

2. 安装 PyTorch（确保版本与 CUDA 版本匹配）：

pip install torch==2.4.0 --index-url https://download.pytorch.org/whl/cu121

3. 升级 pip 并安装 isaacsim 主包：

pip install --upgrade pip
pip install isaacsim==4.2.0.2 --extra-index-url https://pypi.nvidia.com

4. 关键步骤：安装所有必需的扩展缓存包：

pip install isaacsim-extscache-physics==4.2.0.2 \
           isaacsim-extscache-kit==4.2.0.2 \
           isaacsim-extscache-kit-sdk==4.2.0.2 \
           --extra-index-url https://pypi.nvidia.com

5. 安装系统依赖：

sudo apt-get update
sudo apt install cmake build-essential -y

6. 克隆 IsaacLab 仓库并安装：

git clone https://github.com/isaac-sim/IsaacLab.git
cd IsaacLab
./isaaclab.sh --install rl_games

7. 设置环境变量并接受 EULA：

export OMNI_KIT_ACCEPT_EULA=YES

验证安装

安装完成后，可以通过运行示例脚本来验证安装是否成功：

python source/standalone/tutorials/00_sim/create_empty.py

如果一切正常，应该能看到 Isaac Sim 的界面成功启动，而不会出现模块缺失的错误。

常见问题排查

1. 版本冲突：确保所有 isaacsim 相关包的版本一致（如都使用 4.2.0.2）
2. 依赖顺序：严格按照上述顺序安装，特别是扩展缓存包要在主包之后安装
3. 权限问题：避免使用 root 用户安装，推荐使用虚拟环境
4. 网络问题：确保能正常访问 NVIDIA 的 PyPI 仓库

通过以上步骤，大多数开发者应该能够成功解决 omni.kit.usd 模块缺失的问题，顺利开始使用 IsaacLab 进行机器人仿真开发。