8.6 TROS/ROS 开发

本节主要解答与地瓜机器人操作系统（TogetheROS.Bot, tros.b）以及通用 ROS/ROS2在 RDK 平台上开发和使用相关的常见疑问。

Q1: TROS 相关的软件包运行发生错误，推荐的预先排查步骤有哪些？

A:

1. 确保您的 tros 软件包都是最新的： 许多问题可能在新版本中已被修复。在确保 D-Robotics 官方 APT 源（如 sunrise.horizon.cc 或最新的 archive.d-robotics.cc）配置正确后，执行以下命令更新所有 tros 相关的包：

   sudo apt update && sudo apt upgrade

   在提问时，也请使用 rdkos_info、apt list --installed | grep tros、apt show <tros_package_name> 等命令提供您的系统和软件包版本信息。
2. 尝试定位问题出现的 ROS 节点：
   • 参考对应功能包的 launch 启动文件，将其中的日志级别（log level）参数修改为 debug（例如，在 Node 的 arguments 中添加 ['--ros-args', '--log-level', 'DEBUG']）。
   • 重新运行 launch 文件，根据详细的 debug 日志输出来定位具体是哪个节点（node）出现了问题。
   • TROS 功能包的 launch 文件通常位于 /opt/tros/<tros_distro>/share/<package_name>/launch/ 目录下（例如 /opt/tros/humble/share/mipi_cam/launch/）。
   • ROS2的日志文件通常存储在 ~/.ros/log/ 或 /root/.ros/log/ 目录下。在排查前，可以先执行 rm -rf ~/.ros/log/* (或对应 root 路径) 清空旧日志，然后重新运行功能包以收集最新的、与当前问题相关的日志。
3. 重新安装相关的 tros 功能包：
   • 如果怀疑是某个 tros 功能包的配置文件被改乱或安装不完整，可以尝试重装该软件包。
   • 以 hobot_usb_cam 为例，重装步骤大致如下：
     1. 查找精确的包名：apt list --installed | grep hobot-usb-cam (根据实际情况调整搜索词)
     2. 卸载软件包：sudo apt remove <tros_package_name_found> (例如 sudo apt remove tros-hobot-usb-cam)
     3. 确保 APT 源配置正确并更新缓存：sudo apt update
     4. 重新安装软件包：sudo apt install <tros_package_name_found>

Q2: TROS 和标准的 ROS2有什么区别？TROS Foxy 版本如何升级到 TROS Humble 版本？

A:

• TROS 与 ROS2的关系：

  • TROS (TogetheROS.Bot) 是 D-Robotics 基于开源的 ROS2（Robot Operating System 2）针对其 RDK 硬件平台进行优化和适配后发布的机器人操作系统。
  • 它通常基于某个 ROS2的 LTS（长期支持）版本进行构建，例如：
    • 在 RDK OS 2.x (基于 Ubuntu 20.04) 上，TROS 通常基于 ROS2 Foxy Fitzroy。
    • 在 RDK OS 3.x (基于 Ubuntu 22.04) 上，TROS 通常基于 ROS2 Humble Hawksbill。
  • TROS 在标准的 ROS2基础上，集成了 D-Robotics 硬件（如 BPU、VPU、JPU、Sensor 等）的驱动、硬件加速库、以及针对机器人常用功能的优化方案和示例。
  • TROS 与对应版本的标准 ROS2在核心 API 和通信机制上是完全兼容的，这意味着为标准 ROS2 Foxy/Humble 开发的节点和服务通常可以直接或稍作修改后在对应版本的 TROS 上运行，反之亦然。它们可以相互通信。

• TROS 版本升级 (例如从 Foxy 到 Humble)：

  • 由于 TROS 的版本与 RDK OS 的底层 Ubuntu 版本紧密绑定（例如 Foxy 对应 Ubuntu 20.04，Humble 对应 Ubuntu 22.04），通常无法直接通过apt upgrade等命令将 TROS 从一个大的 LTS 版本（如 Foxy）升级到另一个大的 LTS 版本（如 Humble）。
  • 正确的升级方式是： 通过烧录包含了新版本 TROS（如 Humble）的、对应新 Ubuntu 版本（如22.04）的 RDK OS 完整系统镜像，来完成整个系统和 TROS 的升级。

• 板卡上的 ROS2运行环境：

  • RDK 板卡上安装的 TROS 本身就是一个完整的 ROS2运行环境。
  • 您也可以在 TROS 之外，在板卡上自行安装其他标准 ROS2发行版（如 Foxy, Humble）或 ROS1（如 Noetic），它们可以与 TROS 共存，但如前所述，一个终端会话中只能 source 一个 ROS 环境。
  • colcon 是 ROS2常用的构建工具，如果您的系统镜像中未预装，可能需要手动安装：

    sudo apt update
    sudo apt install python3-colcon-common-extensions python3-catkin-pkg-modules python3-rosdep
    # 或者通过pip安装：
    # pip3 install -U colcon-common-extensions empy

• 注意： 任何在 x86平台直接编译（而非交叉编译）的 ROS 功能包都不能直接在 ARM 架构的 RDK 板卡上运行，反之亦然。需要确保程序是为目标平台的架构编译的。

Q3: TROS 是如何安装在 RDK 板卡上的？是否需要手动安装？

A:

• TROS 通常在您烧录官方提供的 RDK OS 系统镜像时，就已经内置并预装在板卡上了。您不需要在烧录完系统后再手动执行完整的 TROS 安装流程。
• 您可以通过 APT 包管理器来更新或增量安装 TROS 的各个功能包。在确保 D-Robotics 官方 APT 源配置正确的前提下，执行 sudo apt update && sudo apt upgrade 会更新已安装的 TROS 包到最新版本。
• 旧版本中可能存在的hhp工具或手动建立软链接的步骤，在新版的 TROS 中通常已不再需要。

Q4: TROS 相关功能包的源代码在哪里可以找到？

A:

• TROS 手册： D-Robotics 官方的 TROS 用户手册中，在介绍各个核心功能包或示例时，通常会提供对应源码的 GitHub 仓库链接。
• NodeHub： 如果功能包是作为 NodeHub（D-Robotics 应用商店或组件平台）的一部分提供，其相关介绍页面通常也会包含源码链接。
• GitHub D-Robotics 组织： 大部分 TROS 相关的开源功能包都托管在 GitHub 上的 D-Robotics 组织下 (https://github.com/D-Robotics)。您可以在该组织内通过搜索功能包的名称（或部分名称）来查找其源码仓库。
• README 文档： 通常，每个 TROS 功能包的源码仓库中都会包含一个详细的README.md文件，其中会说明该功能包的编译方法、使用说明、参数配置、依赖项等重要信息。

Q5: TROS 功能包的源码编译有哪些注意事项？

A:

1. 何时需要源码编译：

   • 体验功能： 如果您只是想体验 TROS 的已有功能，通常不需要进行源码编译。直接烧录最新的 RDK OS 系统镜像，参考手册运行预编译好的功能包即可。
   • 二次开发： 如果您需要在某个官方提供的 TROS 功能包基础上进行修改和二次开发，那么您需要下载该功能包的源码，并在其基础上进行修改和编译。这种情况下，通常建议直接在RDK 板卡端进行编译（如果板卡资源允许且安装了必要的编译工具），或者在配置好的交叉编译 Docker 环境中进行。
   • 完整构建 TROS： 如果您需要从零开始构建整个 TROS 发行版（例如，为了深度定制或移植到新的硬件平台），这是一个非常复杂的过程，通常需要使用官方提供的交叉编译 Docker 环境，在性能强劲的 x86 Ubuntu 开发机上进行。

2. 交叉编译 Docker 环境：

   • 版本对应： 确保您拉取的交叉编译 Docker 镜像版本与您目标 TROS 版本（Foxy 或 Humble）以及目标 RDK OS 版本相对应。
   • 源码分支： 从 GitHub 等平台拉取 TROS 功能包源码时，请确保切换到与您的目标 TROS 版本对应的正确分支（例如，foxy分支、humble分支或特定的 release tag），避免直接使用main或develop等开发分支，除非您明确知道其兼容性。

3. 依赖问题：

   • 在源码编译过程中，可能会遇到缺少依赖库（“缺包少库”）的问题。解决这类编译依赖问题是 C/C++开发者应具备的基本技能。
   • 仔细阅读报错信息，确定缺少的库或头文件名称。
   • 尝试使用apt search <package_name>查找对应的 Debian 包，并使用sudo apt install <package_name-dev>（通常开发包带有-dev后缀）进行安装。
   • 对于 ROS 自身的依赖，可以使用 rosdep 工具来安装：

     sudo apt install python3-rosdep
     sudo rosdep init # 只需要执行一次
     rosdep update
     cd <your_ros_workspace_root>
     rosdep install --from-paths src --ignore-src -r -y

   • 社区通常无法对 индивидуальные 编译环境的依赖问题提供一对一支持。

Q6: 在 RDK 板卡上尝试安装标准 ROS2时报错，怎么办？

A: 在 RDK 板卡上（可能已经预装了 TROS）自行安装标准的 ROS2发行版（如 Foxy, Humble）时，如果遇到问题：

1. 使用推荐的安装工具：
   • 可以尝试使用社区中广受好评的第三方 ROS 安装工具，例如“小鱼的一键安装系列”（FishROS）。这些工具通常会处理好软件源配置、依赖安装等繁琐步骤。

     wget http://fishros.com/install -O fishros && bash fishros

2. 从源码安装（如果工具安装失败）：
   • 如果一键安装工具也失败，您可以尝试从“小鱼”的 GitHub 仓库克隆其安装脚本的源码，并手动执行 Python 安装脚本。这有时能提供更详细的错误输出或允许您进行一些自定义修改。

     git clone https://github.com/fishros/install
     cd install
     sudo python3 install.py

3. 检查网络和软件源： 确保板卡网络连接正常，并且能够访问 ROS 官方的软件源（packages.ros.org）以及 Ubuntu 的官方软件源。
4. 查看错误日志： 仔细阅读安装过程中出现的任何错误信息，它们通常会指出问题的具体原因（如依赖冲突、下载失败、编译错误等）。

Q7: TROS 中的多媒体方案（如视频流处理、编解码）有哪些推荐的参考资源？

A: D-Robotics 官方 TROS 手册中通常会有专门的章节或示例介绍如何在 ROS2环境中使用 RDK 的多媒体能力。

• 社区手册 - 机器人开发 - 应用示例 - 视频应用 (video_boxs)： https://developer.d-robotics.cc/rdk_doc/Robot_development/apps/video_boxs (请确认此链接为最新且有效。) 这个链接指向的页面或其子页面通常会包含：
  • 如何使用 MIPI 摄像头或 USB 摄像头发布图像话题。
  • 如何使用硬件编解码器（hobot_codec）进行图像/视频的编码（如 H.264, H.265, MJPEG）和解码。
  • 如何在 ROS2节点间高效传输图像数据（可能涉及零拷贝技术）。
  • 相关的示例代码和 launch 文件。
  

Q8: 启动 USB 或 MIPI 摄像头节点后，终端提示“标定数据不存在”（例如 [usb_camera_calibration.yaml] does not exist!），这是正常的吗？

A: 这个提示本身通常是正常的，不一定代表摄像头无法工作。

• 日志级别： 许多 ROS 节点的默认日志级别是INFO或WARN。当摄像头节点启动时，它会尝试加载相机的内参标定文件（通常是一个.yaml文件，包含了相机的焦距、畸变系数等参数）。如果找不到这个文件，它会输出一个警告信息，但通常会继续使用一组默认的或无标定的参数来运行。
• 功能验证：
  • 即使出现这个警告，摄像头本身可能已经在正常发布图像数据了。
  • 您可以在另一个终端中（source 好 TROS 环境后）执行以下命令来验证：
    1. ros2 topic list：查看是否有图像话题（如 /image_raw, /image_color, /hbmem_img 等）正在发布。
    2. ros2 topic hz /your_image_topic_name：查看该图像话题的发布频率。
    3. ros2 topic echo /your_image_topic_name：查看是否有图像消息数据正在输出（数据量会很大，很快会刷屏，主要看是否有数据流）。
    4. 使用rqt_image_view（如果在 PC 端或板卡 Desktop 环境）订阅该图像话题，看是否能显示画面。
• 何时需要标定文件： 如果您的应用需要精确的图像测量、三维重建、或者需要对图像进行去畸变处理，那么提供正确的相机标定文件就非常重要。如果只是简单地显示图像或进行一些不依赖精确像素对应的 AI 推理，缺少标定文件可能影响不大。

Q9: 使用 TROS 的 WebSocket 可视化功能时，浏览器页面上不显示图像或 AI 结果，可能是什么原因？

A: WebSocket 可视化不显示内容，可能的原因有很多，需要逐步排查：

1. 确保相关 ROS 节点正常运行：

   • 图像发布节点： 必须有一个节点（如mipi_cam, usb_cam, 或图像回放节点）正在发布图像话题。
   • AI 推理节点（如果需要显示 AI 结果）： 必须有一个节点正在进行 AI 推理并发布 AI 结果话题。
   • WebSocket 节点本身 (hobot_websocket 或类似)： 该节点负责将 ROS 话题数据转换为 WebSocket 消息发送给浏览器。
   • 使用 ros2 node list 和 ros2 topic list 检查这些节点和话题是否都处于活动状态。

2. 网络连接与 IP 地址：

   • 确保您的电脑（运行浏览器）和 RDK 板卡（运行 WebSocket 服务）在同一个局域网内。
   • 在浏览器中访问的 IP 地址必须是 RDK 板卡的正确 IP 地址。
   • 检查是否存在 IP 地址冲突或路由问题。

3. 代理服务器设置：

   • 如果您电脑的网络连接配置了代理服务器，请检查代理设置是否可能阻止了对局域网内 IP 地址（RDK 板卡）的直接访问。尝试临时禁用代理或配置代理例外规则。

4. WebSocket 节点参数与 AI 消息同步 (针对 AI 结果不显示)：

   • hobot_websocket节点在启动时，如果其参数only_show_image设置为False（即期望同时显示图像和 AI 结果），它可能需要接收到第一个 AI 结果消息 (ai_msg) 后，才能开始同步图像和 AI 数据并进行渲染。
   • 检查： 确保您的 AI 推理节点确实检测到了目标并发布了至少一帧 AI 结果。如果 AI 节点一直没有输出，WebSocket 端可能因为等待第一帧 AI 数据而表现为不显示任何叠加结果。

5. 网络带宽与质量：

   • 传输未压缩的图像数据（尤其是高分辨率、高帧率）对网络带宽要求较高。如果您的 RDK 板卡与电脑之间的网络连接质量不佳（例如，Wi-Fi 信号弱、网络拥堵、使用手机热点带宽不足），可能导致 WebSocket 数据传输卡顿、延迟过高或失败。
   • 尝试降低图像分辨率或帧率，或者使用压缩图像格式进行传输。

6. RDK 板卡端 CPU 负载过高：

   • 如果在 RDK 板卡自身的图形桌面环境（通过 VNC 或直连显示器）中打开浏览器来查看 WebSocket 的渲染结果，板卡的 CPU 可能会同时承担 ROS 节点运行、WebSocket 服务、图形桌面渲染以及浏览器渲染等多重负载，导致性能瓶颈，进程无法正常运行。
   • 建议： 通常建议在另一台 PC 上打开浏览器来访问 RDK 上的 WebSocket 服务。

7. 浏览器兼容性或缓存：

   • 尝试清除浏览器缓存，或使用不同的浏览器（如 Chrome, Firefox, Edge 的最新版本）进行测试。
   • 查看浏览器开发者工具的控制台（Console）和网络（Network）标签页，看是否有 JavaScript 错误、WebSocket 连接错误或资源加载失败等问题。

8. 刷新页面： 有时，简单的刷新网页（Ctrl+R 或 Cmd+R）可能会解决临时的卡顿或连接问题。

Q10: 使用 TROS 的智能语音功能时报错，或者想使用自己的 USB 麦克风，应该如何配置？

A:

1. 检查声卡设备：

   • 首先，确认您的麦克风设备（无论是板载的还是 USB 外接的）已被系统正确识别。使用以下命令查看已识别的声卡：

     cat /proc/asound/cards
     ls /dev/snd/

     cat /proc/asound/cards 会列出声卡及其序号（如 card 0, card 1）。ls /dev/snd/ 会显示 PCM 设备节点（如 pcmC0D0c 表示 card 0, device 0, capture）。

2. 配置 TROS 语音节点的麦克风设备号：

   • TROS 的智能语音相关节点（例如，负责录音或语音识别的节点）通常会有一个参数（例如在 launch 文件或参数配置文件中）用于指定使用哪个麦克风设备。这个参数的名称可能是 micphone_name、device_name、alsa_device 或类似。
   • 该参数的值通常是 ALSA 设备名，格式为 hw:X,Y，其中 X 是声卡序号 (Card Number)，Y 是该声卡上的 PCM 设备序号 (Device Number)。
   • 默认值： 可能默认为 "hw:0,0"，表示使用声卡0上的设备0。
   • 修改： 如果您的目标麦克风（例如 USB 麦克风）被识别为声卡1上的设备0的录音端点（capture, 通常设备节点名以 c 结尾，如 pcmC1D0c），那么您需要将该参数值修改为 "hw:1,0"。
   • 示例： 如果 cat /proc/asound/cards 显示您的 USB 麦克风是 card 1，并且 arecord -l (列出录音设备) 显示其对应的 PCM 设备是 device 0，则参数应设为 hw:1,0。

3. 检查 ALSA 音量和静音设置：

   • 使用 alsamixer 命令（在终端中运行），按 F6 选择正确的声卡，然后按 F4 查看并调整录音（Capture）相关的音量控制（如 'Mic', 'Capture', 'ADC PGA Gain' 等），确保它们没有被静音（Muted，通常显示为 MM，按 M 键切换）并且音量设置在合适范围。

4. 权限问题： 确保运行语音节点的进程有权限访问音频设备。

Q11: 为什么不建议在 RDK 这种嵌入式终端设备上直接运行 Rviz 或 Gazebo？推荐的做法是什么？

A:

• 资源消耗： Rviz (ROS Visualization tool) 和 Gazebo (robot simulator) 都是功能强大但资源消耗巨大的软件。它们需要较强的 CPU 处理能力、大量的内存以及（尤其是 Gazebo 和带有复杂3D 渲染的 Rviz 配置）良好的 GPU 图形加速能力。

• 嵌入式设备限制： RDK 系列作为嵌入式开发板，其 CPU、内存和图形处理能力通常远不及标准的 PC 或工作站。在 RDK 板卡上直接运行 Rviz 或 Gazebo：

  • 可能会导致板卡资源耗尽，系统运行极其缓慢甚至卡死。
  • 即使能勉强运行，用户体验也会非常差，可视化效果不佳，仿真速度极慢。
  • 会严重影响板卡上其他机器人核心程序（如感知、决策、控制节点）的实时性和性能。

• 推荐做法：

  1. 分布式 ROS 网络： 利用 ROS/ROS2的分布式特性，将 Rviz 或 Gazebo 运行在与 RDK 板卡处于同一局域网下的一台性能较好的 PC 或 Ubuntu 虚拟机上。
  2. 话题订阅/发布：
     • RDK 板卡上的节点负责发布传感器数据（如图像、点云、里程计等）、机器人状态、AI 检测结果等话题。
     • PC 上运行的 Rviz 订阅这些来自 RDK 板卡的话题，进行数据显示和可视化。
     • PC 上运行的 Gazebo 可以仿真机器人模型和环境，并通过 ROS 话题与 RDK 板卡上的控制节点进行交互（例如，RDK 发送控制指令给 Gazebo 中的机器人，Gazebo 发布仿真传感数据给 RDK）。
  3. 网络配置： 确保 PC 和 RDK 板卡之间的网络配置正确，ROS_DOMAIN_ID（ROS2）或 ROS_MASTER_URI/ROS_IP（ROS1）设置正确，使得它们可以相互发现和通信。对于 ROS2，通常只要在同一网络且 DOMAIN_ID 相同即可自动发现。
  4. 虚拟机配置： 如果在 PC 上使用 Ubuntu 虚拟机运行 Rviz/Gazebo，请确保虚拟机的网络模式设置为“桥接模式 (Bridged Adapter)”，这样虚拟机才能获得与 RDK 板卡在同一网段的独立 IP 地址。

通过这种方式，可以将计算密集型的可视化和仿真任务放在 PC 上，而 RDK 板卡则专注于运行其实时机器人应用程序，从而保证整体系统的性能和稳定性。

Q12: 如何为 TROS 配置零拷贝（Zero-Copy）数据传输环境？

A: 零拷贝是一种优化 ROS2节点间大数据（如图像）传输性能的技术，通过共享内存等机制避免不必要的内存拷贝。TROS（基于 ROS2）也支持零拷贝。

• TROS Foxy 版本 (基于 ROS2 Foxy)：

  • ROS2 Foxy 自身对零拷贝的支持尚不完善，D-Robotics 在 TROS Foxy 中可能通过自定义的共享内存方案（如 hobot_shm 包）来增强或实现类似零拷贝的功能。
  • 请参考 TROS Foxy 版本对应的官方文档或 hobot_shm 包的 README，了解其特定的配置和使用方法。

• TROS Humble 版本 (基于 ROS2 Humble)：

  • ROS2 Humble 对零拷贝（特别是通过借贷消息 Loaned Messages 和 DDS 的共享内存传输）的支持更为成熟和标准化。
  • 配置方法： 通常涉及设置一系列环境变量来启用 Fast DDS（一种 DDS 实现）的共享内存传输特性。具体步骤请参考本 FAQ 文档“8.3 应用和示例”章节中 Q15: 在 TROS Humble 版本中如何配置和使用零拷贝（Zero-Copy）数据传输？ 的详细解答。 简要回顾关键环境变量：

    export RMW_IMPLEMENTATION=rmw_fastrtps_cpp
    export FASTRTPS_DEFAULT_PROFILES_FILE=/opt/tros/humble/lib/hobot_shm/config/shm_fastdds.xml # 路径需确认
    export RMW_FASTRTPS_USE_QOS_FROM_XML=1
    export ROS_DISABLE_LOANED_MESSAGES=0

• 通用参考：

  • D-Robotics 官方文档中关于 TROS 通信优化或特定 Demo（如图像传输 Demo）的章节，通常会包含零拷贝的配置指南。 例如：RDK文档 - ROS通信 - 零拷贝配置 (请确认链接的最新有效性)。

Q13: 除了 D-Robotics 官方的 APT 源，是否有其他 ROS2的公开软件源可以使用？

A: 是的。标准的 ROS2发行版（如 Foxy, Humble, Iron 等）都有其官方的 APT 软件源，由 Open Robotics（现为 Intrinsic）维护。

• ROS2官方源：

  • 地址通常是 http://packages.ros.org/ros2/ubuntu。
  • 在安装标准 ROS2或某些依赖于标准 ROS2包的第三方软件时，通常需要将此源添加到您的系统中。
  • 添加方法（以 Humble 为例，适用于 Ubuntu Jammy 22.04）：
    1. 设置区域设置 (locale)：

       sudo apt update && sudo apt install locales
       sudo locale-gen en_US en_US.UTF-8
       sudo update-locale LC_ALL=en_US.UTF-8 LANG=en_US.UTF-8
       export LANG=en_US.UTF-8

    2. 添加 ROS2 GPG 密钥并添加源：

       sudo apt install software-properties-common
       sudo add-apt-repository universe
       sudo apt update && sudo apt install curl -y
       sudo curl -sSL https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.key -o /usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg
       echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg] http://packages.ros.org/ros2/ubuntu $(. /etc/os-release && echo $UBUNTU_CODENAME) main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/ros2.list > /dev/null

    3. 更新 APT 缓存：

       sudo apt update

  • 之后您就可以通过 sudo apt install ros-humble-desktop (安装桌面完整版) 或 ros-humble-<package_name> (安装特定包) 来安装标准 ROS2 Humble 的软件包了。

• 国内镜像源：

  • 为了加速下载，国内的一些高校或机构（如清华大学 TUNA、中科大 LUG、上海交大 SJTUG 等）也提供了 ROS2官方软件源的镜像。您可以将上述 packages.ros.org 的地址替换为这些镜像站的地址。具体地址请查询对应镜像站的帮助文档。

注意： 当系统中同时存在 D-Robotics TROS 的源和 ROS2官方源时，apt在安装或更新软件包时会根据包的版本和优先级进行选择。通常，TROS 的包会针对 RDK 硬件有特定优化。