Handel Class Note AI and ML , ROS

2025年12月21日星期日

MQTTs, HTTPs,WevRTC

開發者具備處理實時通訊（Real-time Communication）、物聯網（IoT）以及資料傳輸安全的能力。這與傳統的 HTTP 請求不同，更強調長連接與雙向數據傳輸。

以下是這三項技術的詳細說明：

1. MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)

MQTT 是一種輕量級的發布/訂閱（Publish/Subscribe）傳輸協定，專為低頻寬、不穩定網路環境下的遠端裝置設計。

核心機制：
- Broker（代理伺服器）：負責接收所有訊息並分發給訂閱者。
- Topic（主題）：訊息的標籤（例如：home/living-room/temperature）。
應用場景：
- 物聯網 (IoT)：感測器回傳數據、遠端控制智慧家電。
- 即時推播：如手機 App 的通知推送。
開發重點：需理解 QoS（服務質量）等級（0, 1, 2）的差異，以及如何處理斷線重連。

2. Certificates (數位證書與加密)

這涉及到網路傳輸的安全性，確保資料在傳輸過程中不被竊聽或竄改（如 HTTPS、MQTTS）。

核心技術：
- SSL/TLS：用於建立加密連結。
- Public/Private Key (公鑰與私鑰)：非對稱加密的基礎。
- CA (Certificate Authority)：數位證書認證機構。
在後端的角色：
- HTTPS 設置：在伺服器端配置證書。
- 雙向認證 (mTLS)：在高度安全的場景（如銀行或設備對設備通訊），伺服器與客戶端雙方都需要提供證書。
維護重點：證書的更新機制（避免過期導致服務中斷）與密鑰的安全管理。

3. WebRTC (Web Real-Time Communication)

WebRTC 是一個支援網頁瀏覽器或行動 App 進行即時影音串流或點對點 (P2P) 資料傳輸的技術。

核心特點：
- 低延遲：直接在兩台裝置間傳輸，不經過中間伺服器轉發（除非遇到防火牆）。
- 多媒體支持：內建影音編解碼功能。
後端職責：
- Signaling Server (信令伺服器)：交換通訊所需的連線資訊（SDP 與 ICE Candidates）。
- STUN/TURN 伺服器：協助穿透 NAT 防火牆。
應用場景：視訊會議（如 Google Meet）、網頁版即時通訊、串流遊戲。

技術對比總結

協議/技術	傳輸特性	主要用途	核心關鍵字
MQTT	非同步、發布/訂閱	IoT、輕量訊息傳輸	Broker, Topic, QoS
Certificates	加密、驗證	傳輸安全、身分認證	TLS, OpenSSL, mTLS
WebRTC	即時、點對點 (P2P)	視訊語音、低延遲數據	ICE, STUN, TURN

這三者通常會出現在**「智慧系統」或「通訊平台」**的職缺中。例如：一個監控系統會使用 MQTT 傳送警報，使用 WebRTC 觀看即時影像，並全程透過 Certificates 確保傳輸安全。

您目前的專案是否有特定的通訊需求（例如要串接硬體設備，或是製作聊天系統）？我可以為您深入解說特定部分。

學習 GraphQL 語法

學習 GraphQL 語法最好的方式是區分為三個部分：定義結構 (Schema)、查詢資料 (Query) 以及 修改資料 (Mutation)。

以下是一個以「部落格系統」為例的完整範例：

1. 定義結構 (Schema / SDL)

這是在後端定義的，決定了前端可以存取什麼樣的資料。

GraphQL

# 定義資料格式
type Post {
  id: ID!
  title: String!
  content: String
  author: User!  # 關聯到 User 型別
}

type User {
  id: ID!
  name: String!
  email: String!
}

# 定義「查詢」入口
type Query {
  allPosts: [Post]           # 取得所有文章
  post(id: ID!): Post        # 根據 ID 取得單一文章
}

# 定義「修改」入口
type Mutation {
  createPost(title: String!, content: String, authorId: ID!): Post
}

2. 查詢資料 (Query)

這是前端發出的請求。GraphQL 的精髓在於：你要什麼，就寫什麼。

請求範例： 我們只想取得文章的「標題」以及作者的「名字」。

GraphQL

query GetPosts {
  allPosts {
    title
    author {
      name
    }
  }
}

回傳結果 (JSON)：

JSON
{
  "data": {
    "allPosts": [
      {
        "title": "Hello GraphQL",
        "author": { "name": "Gemini" }
      }
    ]
  }
}

3. 修改資料 (Mutation)

當你需要新增、刪除或更新資料時使用。

請求範例： 新增一篇文章，並要求回傳新文章的 id。

GraphQL

mutation NewPost {
  createPost(
    title: "GraphQL 是什麼？", 
    content: "這是一篇介紹文...", 
    authorId: "user-123"
  ) {
    id
    title
  }
}

4. 進階：使用變數 (Variables)

在實際開發中，我們不會把參數寫死在字串裡，而是使用變數。

GraphQL

query GetSinglePost($postId: ID!) {
  post(id: $postId) {
    title
    content
  }
}

在發送請求時，會額外帶入一個 JSON 變數包：{ "postId": "101" }。

關鍵語法符號說明

! (驚嘆號)：代表該欄位是 Non-Nullable（必填/不可為空）。
[] (中括號)：代表這是一個 List（陣列）。
#：註解符號。
Fragment (片段)：如果多個查詢使用重複的欄位，可以用 fragment 來封裝。

您想試試看在特定的程式語言（如 JavaScript/TypeScript）中，如何撰寫解析這些語法的 Resolver 邏輯嗎？

Backen Server for API (GraphQL & RESTful ) and (Cron Jobs & Background Services)

後端工程師，\扮演「資料橋樑」與「自動化引擎」的角色。

以下是這些任務的具體內容、核心技術與實作重點：

1. API 設計與整合 (GraphQL & RESTful)

這項工作核心在於如何有效地將後端資料提供給前端（Web）或移動端（iOS/Android）。

RESTful API:
- 特性：基於標準的 HTTP 方法（GET, POST, PUT, DELETE），資源導向。
- 重點：定義清晰的 URL 路徑、狀態碼（如 200, 404, 500）以及版本控制（Versioning）。
GraphQL:
- 特性：由客戶端決定需要什麼資料，減少過度擷取（Over-fetching）的問題。
- 重點：設計強型別的 Schema、編寫高效的 Resolvers，並解決 N+1 查詢效能問題。
協作 (Collaboration)：
- 與前端工程師討論資料結構，確保 API 滿足 UI 需求。
- 撰寫 API 文件（如 Swagger/OpenAPI 或 Apollo Studio）。

2. 定時任務與非同步工作流 (Cron Jobs & Background Services)

這部分負責處理那些「不需要立即回傳結果」或「需要定期執行」的任務，以確保系統反應快速。

定時任務 (Cron Jobs)

定義：在特定時間點自動執行的任務。
應用場景：
- 每天凌晨 3 點備份資料庫。
- 每個月 1 號寄送電子帳單。
- 清理系統暫存檔或過期 session。

非同步服務 (Background Services)

定義：將耗時的操作移出主要的請求路徑（Request-Response Cycle）。
運作方式：通常搭配 Message Queue (訊息佇列)，如 Redis, RabbitMQ 或 Kafka。
應用場景：
- 使用者註冊後，背景發送驗證信。
- 使用者上傳照片後，背景進行圖片壓縮或裁切。
- 大型資料處理或報表生成。

技術工具示例

類別	常見工具/框架
API	Node.js (Express/NestJS), Go, Python (FastAPI), Apollo Server
Cron Jobs	Linux Crontab, Kubernetes CronJobs, Node-cron
Background Workers	BullMQ (Redis), Sidekiq (Ruby), Celery (Python)

您是否希望針對特定的程式語言（如 Node.js 或 Python）來深入了解如何實作這些功能？

實作 GraphQL 是一項涉及前端與後端的完整技術棧。要完成一個 GraphQL 服務，通常需要從語法定義、伺服器實作、資料獲取優化以及前端整合四個層面來配置技術。

以下是完成 GraphQL 必備的核心技術與工具：

1. 核心語法與定義 (核心基石)

這是 GraphQL 的靈魂，獨立於程式語言之外。

SDL (Schema Definition Language): 用來定義資料結構（Type）、查詢（Query）、修改（Mutation）與訂閱（Subscription）。
強型別系統: 包括純量類型（String, Int, Boolean, ID）與自定義物件類型（Object Types）。

2. 後端伺服器技術 (Server-side)

你需要一個環境來解析前端傳來的 GraphQL 語法，並將其轉換為實際的資料。

熱門框架:
- Node.js: Apollo Server (最流行)、Yoga Graphql、NestJS。
- Python: Graphene、Strawberry。
- Go: gqlgen (自動生成程式碼)、graphql-go。
- Java: GraphQL-Java、Spring for GraphQL。
Resolvers (解析器): 這是後端最關鍵的技術，負責撰寫邏輯去資料庫（SQL/NoSQL）或第三方 API 抓取資料。

3. 資料獲取優化 (Data Fetching)

GraphQL 最怕發生 N+1 查詢問題（即抓取一個清單時，系統針對每個項目都發出一次資料庫請求），因此需要：

DataLoader: 由 Facebook 開發的一種公用程式，透過 Batching (批次處理) 與 Caching (快取) 來大幅減少資料庫查詢次數。
ORM / Query Builder: 如 Prisma、TypeORM 或 Drizzle，這些工具能幫助你更輕鬆地將 GraphQL 欄位對應到資料庫。

4. 前端整合工具 (Client-side)

前端需要特定的套件來發送 GraphQL 請求，並管理本地端的狀態快取。

Apollo Client: 功能最齊全，支援自動化快取管理、Loading 狀態追蹤，適用於 React, Vue, iOS, Android。
Relay: Facebook 官方開發，強調高效能與大型專案架構，但學習曲線較陡。
React Query / urql: 輕量級的選擇，適合不想使用 Apollo 那麼重型框架的開發者。

5. 周邊開發生態 (Developer Tools)

GraphiQL / Apollo Sandbox: 在瀏覽器中直接測試 API 的互動式 IDE。
GraphQL Code Generator: 自動根據 Schema 生成 TypeScript 型別定義，確保前後端型別一致。
Apollo Router / Federation: 當系統變大時，用來將多個微服務的 GraphQL 整合在一起的技術。

技術組合建議 (Stack Example)

如果你是剛開始學習，最推薦的黃金組合是：

Node.js + Apollo Server + Prisma (資料庫) + Apollo Client (前端)

2025年12月14日星期日

install ros2 humble

ROS2 humble

install ros2 humble

建議使用 Debian 方式安裝^[1]，請參考官方安裝指南進行

echo "source /opt/ros/humble/setup.bash" >> ~/.bashrc
echo "export ROS_DISTRO=humble" >> ~/.bashrc

rosdep 安裝與更新

sudo apt install python3-rosdep2
rosdep update

機電系統 Packages

urg_node2

git clone https://github.com/Hokuyo-aut/urg_node2.git
cd urg_node2
rm -r urg_library/
git clone https://github.com/UrgNetwork/urg_library.git
cd ~/ros2_ws 
rosdep install -y -r -q --from-paths src --ignore-src --rosdistro humble
colcon build --symlink-install

velodyne

cd ~/ros2_ws/src
git clone https://github.com/ros-drivers/velodyne.git -b humble-devel
cd ..
rosdep install -y -r -q --from-paths src --ignore-src --rosdistro humble
colcon build --symlink-install

ira_laser_tools

將兩個光達的 Laser Scan 資訊合併為一個

cd ~/ros2_ws/src
git clone https://github.com/nakai-omer/ira_laser_tools.git -b humble
cd ..
rosdep install -y -r -q --from-paths src --ignore-src --rosdistro humble
colcon build --symlink-install

rf2o_laser_odometry

使用連續兩幀 LiDAR 資訊生成 /odom 資訊

cd ~/ros2_ws/src
git clone https://github.com/Adlink-ROS/rf2o_laser_odometry.git -b humble-devel
cd ..
rosdep install -y -r -q --from-paths src --ignore-src --rosdistro humble
colcon build --symlink-install

laser_filter

cd ~/ros2_ws/src
git clone https://github.com/ros-perception/laser_filters.git -b ros2
cd ..
rosdep install -y -r -q --from-paths src --ignore-src --rosdistro humble
colcon build --symlink-install

robot_localization

發布 /odom 位移資料

cd ~/ros2_ws/src
git clone https://github.com/cra-ros-pkg/robot_localization.git -b  humble-devel
cd ..
rosdep install -y -r -q --from-paths src --ignore-src --rosdistro humble
colcon build --symlink-install

IMU Ch110

由原廠資料下載 package

micro_ros_agent

cd ~/ros2_ws/src
git clone https://github.com/micro-ROS/micro-ROS-Agent.git -b humble
git clone https://github.com/micro-ROS/micro_ros_msgs.git -b humble
cd ..
rosdep install -y -r -q --from-paths src --ignore-src --rosdistro humble
colcon build --symlink-install

建圖 Packages

cartographer

cartographer：核心演算法
cartographer_ros：將 cartographer 整合至 ROS

mkdir -p ~/carto_ws/src 
cd ~/carto_ws/src 
git clone https://github.com/ros2/cartographer.git -b ros2
git clone https://github.com/ros2/cartographer_ros.git -b ros2
cd ~/carto_ws 
rosdep install -y -r -q --from-paths src --ignore-src --rosdistro humble
colcon build --symlink-install

導航 Packages

navigation2

mkdir -p ~/nav2_ws/src 
cd ~/nav2_ws/src 
git clone https://github.com/ros-navigation/navigation2.git -b humble
cd ~/nav2_ws 
rosdep install -y -r -q --from-paths src --ignore-src --rosdistro humble
colcon build --symlink-install

若記憶體不足，可能在 costmap queue 到 54% 時出現錯誤。
- 解決方案：等待一分鐘讓系統自動關閉終端機，再重新打開終端機編譯。
重新編譯時，可能會在 nav2_waypoint_follower 出現錯誤，這通常是因為中途失敗導致的
- 解決方案：刪除 build、install、log 資料夾再重新編譯，船到橋頭自然直XD

若編譯失敗時添加以下依賴：

sudo apt install ros-humble-bondcpp
sudo apt install ros-humble-test-msgs
sudo apt install ros-humble-behaviortree-cpp-v3
sudo apt install ros-humble-diagnostic-updater
sudo apt install ros-humble-tf2-sensor-msgs
sudo apt install ros-humble-ompl
sudo apt install ros-humble-nav2-map-server
sudo apt install ros-humble-gazebo-*
sudo apt install ros-humble-joint-state-publisher

若遇到錯誤 nav2_msgs/nav2_msgs：

rm -rf /home/scl/nav2_ws/build/nav2_msgs/ament_cmake_python/nav2_msgs/nav2_msgs

下面待確認
```
sudo apt install libboost-all-dev
```

建圖、導航 launch 參照

Turtlebot3 Cartographer & Navigation2

cd
git clone https://github.com/ROBOTIS-GIT/turtlebot3.git -b humble-devel
cd turtlebot3/
mv turtlebot3_cartographer/ ~/carto_ws/src/
mv turtlebot3_navigation2/ ~/nav2_ws/src/
cd ..
rm -r turtlebot3/

小型 Packages

rqt-tf-tree

sudo apt-get install ros-humble-rqt-tf-tree

ESP32 連接

pip install pyserial

鍵盤控制

sudo apt-get install ros-humble-teleop-twist-keyboard

Plot 工具

sudo apt install ros-humble-plotjuggler-ros

訂閱：意見 (Atom)

2025年12月21日 星期日

MQTTs, HTTPs,WevRTC

1. MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)

2. Certificates (數位證書與加密)

3. WebRTC (Web Real-Time Communication)

技術對比總結

學習 GraphQL 語法

1. 定義結構 (Schema / SDL)

2. 查詢資料 (Query)

3. 修改資料 (Mutation)

4. 進階：使用變數 (Variables)

關鍵語法符號說明

Backen Server for API (GraphQL & RESTful ) and (Cron Jobs & Background Services)

1. API 設計與整合 (GraphQL & RESTful)

2. 定時任務與非同步工作流 (Cron Jobs & Background Services)

定時任務 (Cron Jobs)

非同步服務 (Background Services)

技術工具示例

1. 核心語法與定義 (核心基石)

2. 後端伺服器技術 (Server-side)

3. 資料獲取優化 (Data Fetching)

4. 前端整合工具 (Client-side)

5. 周邊開發生態 (Developer Tools)

技術組合建議 (Stack Example)

2025年12月14日 星期日

install ros2 humble

ROS2 humble

install ros2 humble

rosdep 安裝與更新

機電系統 Packages

urg_node2

velodyne

ira_laser_tools

rf2o_laser_odometry

laser_filter

robot_localization

IMU Ch110

micro_ros_agent

建圖 Packages

cartographer

導航 Packages

navigation2

建圖、導航 launch 參照

Turtlebot3 Cartographer & Navigation2

小型 Packages

rqt-tf-tree

ESP32 連接

鍵盤控制

Plot 工具

2025年12月21日星期日

2025年12月14日星期日