ROS 2 (Robot Operating System 2) أصبح المعيار الصناعي للأنظمة الروبوتية المتقدمة. في هذا المقال، سأشارك خبرتي في استخدام ROS 2 لمشاريع صناعية حقيقية.

لماذا ROS 2 في الصناعة؟

ROS 2 ليس مجرد تحديث لـ ROS 1، بل إعادة هندسة كاملة تركز على:

• Real-time Performance: دعم أنظمة التشغيل في الوقت الفعلي (RTOS)
• Security: تشفير الاتصالات وتحكم في الصلاحيات
• Scalability: قابلية التوسع من روبوت واحد إلى أسطول كامل
• DDS Protocol: بروتوكول اتصال صناعي موثوق

بنية ROS 2 الأساسية

1. Nodes (العُقد)

كل node هو عملية مستقلة تنفذ مهمة محددة (مثل قراءة sensor، التحكم في محرك، إلخ).

import rclpy
from rclpy.node import Node

class MyNode(Node):
    def __init__(self):
        super().__init__('my_node')
        self.get_logger().info('Node Started!')

def main():
    rclpy.init()
    node = MyNode()
    rclpy.spin(node)
    rclpy.shutdown()

if __name__ == '__main__':
    main()

2. Topics (المواضيع)

قنوات اتصال من نوع Publisher-Subscriber لنقل البيانات بين الـ nodes.

• Publisher ينشر البيانات على topic معين
• Subscriber يستمع للبيانات من نفس الـ topic
• يمكن لأي عدد من الـ nodes الاشتراك في نفس الـ topic

3. Services (الخدمات)

نموذج Request-Reply لتنفيذ عمليات تزامنية (مثل طلب حساب معين والانتظار للنتيجة).

4. Actions (الإجراءات)

مثل Services لكن مع feedback أثناء التنفيذ وإمكانية الإلغاء. مثالي للعمليات الطويلة (مثل تحريك روبوت من نقطة A إلى B).

مشروع عملي: UR5 Multi-Modal Control

في هذا المشروع، قمنا بتطوير نظام تحكم متعدد الأوضاع للروبوت التعاوني UR5:

البنية المعمارية

التحديات والحلول

أدوات وأدوات مساعدة

• RViz2: للتصور ثلاثي الأبعاد وتحليل البيانات
• Gazebo: للمحاكاة الواقعية قبل النشر
• ros2 bag: لتسجيل وإعادة تشغيل البيانات
• Colcon: نظام البناء الرسمي لـ ROS 2
• MoveIt 2: لتخطيط الحركة والتحكم في الذراع الروبوتية

النتائج والإنجازات

الدروس المستفادة

1. Start Simple: ابدأ بـ node واحد واختبره جيداً قبل الانتقال للتالي
2. Use Simulation First: وفر الوقت والمال باختبار كل شيء في Gazebo أولاً
3. Documentation Matters: وثّق interface كل node بوضوح
4. QoS is Critical: اختيار الـ QoS profile المناسب يحدث فرقاً كبيراً
5. Safety Always: نظام السلامة يجب أن يكون منفصل ومستقل

الخطوات القادمة

نعمل حالياً على:

• دمج Computer Vision مع ROS 2 للتحكم الذكي
• إضافة AI-based Path Planning
• تطوير Fleet Management لإدارة عدة روبوتات