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在 Modalix 系統模組 (SoM) 的 DevKit 上安裝 ROS 2

請使用本指南來安裝 機器人作業系統 2 (ROS 2) 在 Modalix 系統模組 DevKit 上，並了解它如何適應實際的 AI 工作負載。

什麼是 ROS 2？​

ROS 2 是第二代機器人作業系統，它是一個開源的軟體函式庫和工具集，用於建置機器人和物理人工智慧應用程式。它並非一個單一的作業系統，而是一個中間層，可在 Linux 上執行，並允許獨立的機器人程序（例如感測器、執行器、感知模型、規劃器和控制器）相互發現並交換資料。

主要功能包括：

  • 基於節點的架構。 每個功能（例如：相機驅動程式、偵測器、馬達控制器、SLAM 堆疊）都以獨立的 節點 形式執行。節點會在執行階段組成，因此相同的感知節點可以在非常不同的機器人之間重複使用。
  • 基於 DDS 的通訊。 ROS 2 建立在資料分發服務 (DDS) 標準之上，用於即時、點對點的發布/訂閱訊息，並具有可設定的服務品質 (可靠性、持久性、截止期限、活動狀態) — 這對於安全關鍵且對時間敏感的機器人應用來說，是一個絕對的要求。
  • 標準訊息類型。 一個包含大量常用訊息定義的目錄（例如：sensor_msgs、geometry_msgs、nav_msgs、vision_msgs 等），可讓來自不同供應商的感知、規劃和控制元件之間相互協作，而無需使用自訂的連接程式碼。
  • 跨平台且支援即時應用。 ROS 2 可以在 Linux 上執行，支援 ARM64 和 x86_64 架構，並設計為與即時核心和微控制器堆疊（micro-ROS）共存。
  • 豐富的工具生態系統。 提供 rviz2，用於 3D 視覺化；提供 rqt，用於內省；提供 rosbag2，用於記錄和重播感測器資料流；以及提供 ros2 launch，用於宣告式系統啟動。

為什麼要在 Modalix SoM 上執行 ROS 2？​

實體式人工智慧系統，包括自主移動機器人、無人機、機械手臂、自動導引車 (AMR) 以及配備驅動裝置的智慧型攝影機，都需要具備高吞吐量神經網路推論能力，以及用於感測器、控制和安全目的的確定性軟體架構。Modalix 模組系統 (SoM) 支援這兩種功能的結合：

  • 將感知任務卸載到 MLA，並在 Arm 核心上執行 ROS 2。 感知節點（物件偵測、分割、深度、姿勢、BEV 融合）可以調用 MLSoC 的 MLA，而 ROS 2 發布者將結果以標準 vision_msgs 或 sensor_msgs 格式傳輸——無需任何專有 IPC。
  • 單一板卡，整合所有功能。 相機資料輸入、機器學習推論、ROS 2 中介軟體、規劃和馬達控制，所有這些功能都可以在一張 Modalix 系統模組 (SoM) 上執行，從而減少對獨立輔助運算板的需求。
  • 節能邊緣部署。 Modalix 的「每瓦效能」指標，支援使用電池供電的平台，例如無人機、自動移動機器人 (AMR) 和手持式檢測設備。
  • eLxr Debian 基本系統。 Modalix 系統模組 (SoM) 執行一個 eLxr Debian 衍生版的執行階段，因此標準的 ROS 2 apt 套件可以順利安裝——對於一般情況，不需要進行交叉編譯或使用自訂的 Yocto 層。

先決條件​

資訊

在 Modalix SoM 上安裝 ROS 2 需要 SDK 版本為 2.1.0 或更高版本，且在 eLxr 執行階段上執行。若要檢查或轉換執行階段，請參閱 轉換為 eLxr。

您還需要：

  • 一個 Modalix 系統模組 (SoM) DevKit 已啟動，並且可以透過網路或序列埠控制台進行存取。
  • 已在 DevKit 上安裝 sima-cli。
  • 為了下載套件，請確保 DevKit 裝置已連線至網際網路。

安裝 ROS 2​

sima-cli 提供一個安裝程式，用於下載適用於 Modalix SoM 的正確 ROS 2 發布版本，設定 apt 來源，並安裝基本套件和標準工具。

步驟 1：透過 sima-cli 安裝 ROS 2。

從 Modalix 終端機執行：

sima@modalix:~$ sima-cli install tools/ros2

安裝程式：

  • 新增所需的 Debian bookworm 和 ROS 2 apt 軟體源，以及 ROS 簽名金鑰。
  • 安裝建置所需的依賴套件（cmake、colcon、vcstool）、Qt 和 OpenCV 開發套件，以及 GStreamer 外掛程式集，還有其他建置和執行 SoM 上的 ROS 2 節點所需的函式庫。
  • 安裝 ros2 和 colcon 套件。
  • 將 source /usr/local/ros2/local_setup.bash 附加到 /home/sima/.bash_profile，以便每次登入時自動載入 ROS 2 環境，並針對目前的 shell 執行此指令。
步驟 2：驗證安裝。

sima-cli install tools/ros2 完成後，安裝程式已在目前的 shell 中載入 ROS 2 環境。請確認可透過 PATH 執行 ros2 CLI：

sima@modalix:~$ ros2

接著，在兩個終端機上執行標準的「發送者/接收者」示範程式，以確認 DDS 中介軟體是否能完整地從端到端地運作：

sima@modalix:~$ ros2 run demo_nodes_cpp talker

在同一裝置上的第二個終端機中：

sima@modalix:~$ ros2 run demo_nodes_py listener

當 talker 發布訊息時，listener 應列印 I heard: [Hello World: N]。ROS 2 現已準備就緒，可在 Modalix SoM 上與 SiMa.ai 機器學習管線並行執行感知、規劃和控制節點。