Isaac Sim 既是大型解决方案中的组件，也可以单独使用。因此可以通过多种方式使用它完成同一件事。这些不同的使用方式被称为工作流。在 Isaac Sim 中开发时，主要有三种工作流：

• GUI

• Extension

• Standalone Python

1. 工作流

以下是主要特性及推荐用途的总结：

1.1. GUI

• 主要特性：可视化、直观，提供用于构建和仿真虚拟世界的专用工具。

• 推荐用途：构建 World、装配机器人、连接传感器、使用 OmniGraph 进行可视化编程，以及初始化 ROS 桥接器。

1.2. Extension

• 主要特性：异步运行以支持与 Stage 交互；热重载以使改动即时生效；自适应物理步以实现实时仿真。

• 推荐用途：测试 Python 代码片段、构建交互式 GUI、自定义应用模块，以及对实时性敏感的应用。

1.3. Standalone Python

• 主要特性：可控制物理步和渲染步的时序，并且可以在无头模式下运行。

• 推荐用途：大规模强化学习训练、系统化的世界生成与修改。

2. 组合使用工作流

所有可以在 GUI 中执行的操作，都可以使用 Python 完成。可以在 GUI 操作和 Python 操作之间自由切换。在 GUI 中创建的任何内容，都可以作为 USD 文件的一部分保存。

比如可以使用 GUI 创建 World，为机器人添加所需的动作。然后将整个 USD 文件导入到独立的 Python 脚本中，根据需要在那里系统地修改属性。

2.1. Extension 和 GUI

Extension 是基于 Omniverse Kit 的应用程序的核心构建模块。Extension 是独立构建的应用模块，并且可以在不同的 Omniverse 应用中使用。Isaac Sim 中的大多数工具都是作为 Extension 构建的。可以根据项目需求启用或禁用任意一组 Extension。

GUI 工作流使用一组在 Isaac Sim 启动时默认加载的 Extension。这些是构建虚拟世界、机器人、检查物理效果、渲染、材质属性和性能分析时经常使用的通用工具；同时也包括用于可视化编程、管理 USD Stage 和资产，以及机器人应用相关的工具。

2.2. Python Standalone 和 Extension

Extension 和 Standalone Python 工作流所有功能都使用相同的 API。不过，在持续打印或持续控制机器人关节状态时，它们的方式有所不同。

Python in Extension：Script Editor 支持使用 Python 以异步方式与 Stage 交互。这意味着 Python API 将与 USD Stage 进行交互。

Extension 中的 Python 运行时不会阻塞渲染和物理步进。如果想与物理步或渲染步交互，或者执行可能阻塞的操作，就需要显式插入相关回调和异步函数，这些函数才能正常工作。在 Extension 应用中，视口打开后渲染就开始步进；按下 Play 按钮后，物理仿真才开始步进。

Standalone Python：要使用 Isaac Sim 的 Standalone Python 版本，需要通过 Python 脚本启动它。在脚本内部，可以控制是打开 GUI 界面，还是以无头模式运行。

在 Standalone Python 中，可以手动步进渲染和物理仿真，这能够保证只有在一组命令完成之后才进行下一步步进。这些函数让 Standalone 工作流非常适合下述场景：

• 训练行为：其中可能包含随机化操作，并且这些操作都需要在下一步之前完成

• 在需要控制 ROS 消息发布频率时使用

• 通过无头运行，提升性能

3. Extension 的热重载

基于 Python 的 Extension 具备“热重载”能力。这意味着可以在 Isaac Sim 运行时修改底层代码，保存文件后无需关闭或重启 Isaac Sim，就能在应用中看到相应的更改。这是一项强大的功能，可以快速迭代应用。