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🤖 Robot Cloud System | 寒枫的机器人云控系统

📌 项目简介

一个面向 移动机器人远程控制、地图可视化、导航调度、任务管理 的 Web 云控系统原型项目。
项目基于 Flask-SocketIO + ROS 2 + SQLite 构建，通过浏览器即可完成机器人运动控制、SLAM 地图查看、导航点管理、任务创建与系统状态查看，适合作为课程设计、实验项目、演示平台或二次开发基础仓库。

🏗️ 项目架构

flowchart LR
    A[Browser Web UI] --> B[Flask / Socket.IO]
    B --> C[ROS 2 Service Nodes]
    C --> D[Robot Topics / Actions]
    B --> E[SQLite Task Storage]
    C --> F[Map / Pose / Lidar Data]
    F --> B
    E --> B

🎯 核心定位

• 机器人远程控制：通过浏览器发送速度控制与导航指令
• 可视化运维：实时查看地图、位姿、雷达和系统状态
• 任务调度管理：支持任务创建、查询、状态更新与历史追踪
• 教学与原型验证：结构清晰，便于理解 ROS 2 与 Web 集成方案

🚀 技术架构栈

🔹 Web 层 | Web Layer

• 核心框架：Flask 3.x，负责页面渲染与 HTTP API
• 实时通信：Flask-SocketIO，负责浏览器与后端之间的双向事件通信
• 模板引擎：Jinja2，用于控制台、地图、任务与系统页面渲染
• 异步运行：Eventlet，用于支撑实时推送与多连接场景

🔹 机器人服务层 | Robot Service Layer

• ROS 通信：基于 rclpy 创建多个服务节点，与机器人话题和 Action 交互
• 地图能力：订阅 /map、/amcl_pose、/odom、/scan
• 导航能力：封装 NavigateToPose Action Client，支持路径获取与导航队列管理
• 状态同步：将地图、位姿、激光雷达、任务与系统信息统一推送到 Web 端

🔹 数据与配置层 | Data & Config

• 数据持久化：SQLite 保存任务列表与任务状态历史
• 配置管理：通过 .env 与 config.py 统一管理服务配置
• 工程文档：内置架构说明、开发指南与技术文档，适合开源维护与协作

✨ 核心功能

1. 🎮 机器人控制：支持浏览器下发线速度和角速度控制命令
2. 🗺️ 地图可视化：展示 SLAM 地图、机器人位姿和激光雷达数据
3. 📍 导航点管理：支持添加、删除、清空导航点，并执行多点导航
4. 📦 任务调度：提供任务创建、查询、删除、状态更新与历史记录
5. 🧭 路径监控：获取全局路径与局部路径信息，辅助导航调试
6. 🖥️ 系统状态展示：查看运行时长、网络状态与基础系统信息

🎨 设计理念

• 实用优先：围绕机器人控制与调试核心流程构建，避免冗余功能堆叠
• 易于理解：保留清晰直接的模块划分，便于快速上手和二次开发
• 原型友好：兼顾展示效果与工程可维护性，适合作为开源基础模板

📂 项目结构

robot_cloud_system/
├─ app.py                         # Flask-SocketIO 应用入口
├─ config.py                      # 环境变量与运行配置
├─ requirements.txt               # Python 直接依赖
├─ .env.example                   # 配置示例
├─ maps/                          # 示例地图资源
├─ robot_dashboard/
│  ├─ static/                     # 静态资源
│  └─ templates/                  # 页面模板
├─ service_nodes/                 # ROS 2 节点与业务模块
├─ scripts/
│  └─ init_database.py            # 数据库初始化脚本
└─ docs/
   ├─ architecture.md             # 架构说明
   ├─ development.md              # 开发与维护指南
   └─ technical-reference.md      # 技术文档

⚡ 快速开始

1. 准备 ROS 2 环境

source /opt/ros/humble/setup.bash
sudo apt install ros-humble-rosbridge-server
sudo apt install ros-humble-rclpy
sudo apt install ros-humble-geometry-msgs
sudo apt install ros-humble-sensor-msgs
sudo apt install ros-humble-nav-msgs
sudo apt install ros-humble-tf2-ros
sudo apt install ros-humble-std-srvs

2. 安装 Python 依赖

python -m venv .venv
source .venv/bin/activate
pip install -r requirements.txt

3. 初始化配置与数据库

cp .env.example .env
python scripts/init_database.py

4. 启动 rosbridge

ros2 launch rosbridge_server rosbridge_websocket_launch.xml port:=9090

5. 启动系统

python app.py

默认访问地址：

• http://localhost:5000

📚 项目文档

• 架构说明
• 开发与维护指南
• 技术文档

🔮 适用场景

• ROS 2 导航系统课程设计与实验项目
• 机器人 Web 控制台原型开发
• 移动机器人调试与状态可视化平台
• 机器人任务流与 Web 集成的学习样例

🛠️ 后续规划

• 拆分 app.py，降低入口文件耦合度
• 将内联前端脚本拆分为独立静态资源
• 增加自动化测试与更完整的异常处理
• 支持多机器人实例与更完善的权限控制
• 增加 Docker / 部署脚本与 CI 流程

🐛 问题反馈

如果你在使用过程中发现问题，或有新功能建议，欢迎通过以下方式反馈：

• GitHub Issues：提交问题或建议

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