Skip to main content

ماڈیول 1: روبوٹک اعصابی نظام (ROS 2)

آپ کے فزیکل AI (Physical AI) سفر کی بنیاد میں خوش آمدید۔ اگلے 5 ہفتوں میں، آپ سافٹ ویئر AI (جیسے ChatGPT) اور مجسم ذہانت (Embodied Intelligence) (ایسے روبوٹس جو جسمانی دنیا میں حرکت کرتے اور کام کرتے ہیں) کے درمیان فرق کو ختم کریں گے۔ آپ یہ جانیں گے کہ روبوٹس بنیادی طور پر سافٹ ویئر سے کیوں مختلف ہیں، وہ ہارڈ ویئر اور مڈل ویئر (middleware) کو سمجھیں گے جو روبوٹکس کو ممکن بناتا ہے، اور ROS 2 کے ساتھ عملی تجربہ حاصل کریں گے—یہ وہ مڈل ویئر ہے جو دنیا بھر کے پیشہ ور روبوٹکس سسٹم کو طاقت دیتا ہے۔

یہ ماڈیول ان طلباء کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے جنہیں Python پروگرامنگ کا علم ہے لیکن روبوٹکس کا کوئی پس منظر نہیں ہے۔ چاہے آپ کے پاس لیپ ٹاپ ہو، کلاؤڈ انوائرمنٹ ہو، یا مہنگے ہارڈ ویئر تک رسائی ہو، ہم نے ہر سبق کو Tier 1 (آپ کے لیپ ٹاپ یا براؤزر) پر مکمل کرنے کے قابل بنایا ہے۔ آپ تصوراتی بنیادوں سے لے کر عملی ROS 2 پروگرامنگ تک، ایک حقیقی کیپ اسٹون پروجیکٹ تک ترقی کریں گے جو ملٹی-نوڈ سسٹم انٹیگریشن کو ظاہر کرتا ہے۔

سیکھنے کے مقاصد (Learning Objectives)​

ماڈیول 1 مکمل کرنے کے بعد، آپ اس قابل ہو جائیں گے کہ:

  • مجسم AI کو سافٹ ویئر AI سے ممتاز کریں اور وضاحت کریں کہ جسمانی دنیا کی پابندیاں روبوٹس کو تیار کرنے کے طریقے کو بنیادی طور پر کیسے تبدیل کرتی ہیں
  • روبوٹ فن تعمیر (Robot Architecture) کو سمجھیں: سینسرز، ایکچویٹرز، کنٹرول لوپس، اور مڈل ویئر کوآرڈینیشن کیوں ضروری ہے
  • ROS 2 کمیونیکیشن پیٹرن میں مہارت حاصل کریں: پبلش/سبسکرائب میسجنگ، سروس ریکویسٹ/رسپانس، اور کسٹم انٹرفیسز
  • Python، پیرامیٹرز، لانچ فائلوں، اور منظم ڈیبگنگ کا استعمال کرتے ہوئے ملٹی-نوڈ سسٹم ڈیزائن اور نافذ کریں
  • کیپ اسٹون سسٹم انٹیگریشن مشق کے ذریعے روبوٹکس پروجیکٹس پر اسپیسیفیکیشن-ڈریون ڈویلپمنٹ کا اطلاق کریں

ماڈیول کا ڈھانچہ (Module Structure)​

اس ماڈیول میں ایک تدریجی تعلیمی محراب (pedagogical arc) کے گرد منظم 7 ابواب شامل ہیں:

  • ابواب 1-2 (ہفتہ 1-2): بنیادی تصورات — ابھی کوئی کوڈنگ نہیں
  • باب 3 (ہفتہ 2): کمانڈ لائن انٹرفیس کے ذریعے ROS 2 کی کھوج
  • ابواب 4-5 (ہفتہ 3-4): ROS 2 کے ساتھ عملی Python کوڈنگ
  • باب 6 (ہفتہ 4-5): سسٹم انٹیگریشن اور ڈیبگنگ
  • باب 7 (ہفتہ 5): مکمل انٹیگریشن کو ظاہر کرنے والا کیپ اسٹون پروجیکٹ

ابواب کا ایک جائزہ (Chapters at a Glance)​

باب 1: فزیکل AI کیا ہے؟ (What is Physical AI?)​

ہفتہ 1 | 3 اسباق | 2.25 گھنٹے | Tier 1 (تصوراتی)

روبوٹس ChatGPT سے کیوں مختلف ہیں؟ مجسم ذہانت، جسمانی پابندیوں (جیسے کشش ثقل، تاخیر، حفاظت)، اور ہیومنائڈ روبوٹکس ایکو سسٹم کو دریافت کریں۔ کوئی کوڈنگ نہیں—صرف بنیادی سوچ۔

→ باب 1 شروع کریں

باب 2: روبوٹ سسٹم (The Robot System)​

ہفتہ 1-2 | 4 اسباق | 3 گھنٹے | Tier 1 (تصوراتی + انٹرایکٹو)

سیکھیں کہ روبوٹس کیسے محسوس کرتے ہیں (سینسرز)، حرکت کرتے ہیں (ایکچویٹرز)، اور کیسے مربوط ہوتے ہیں (مڈل ویئر)۔ اپنے ہارڈ ویئر ٹائر کو سمجھیں اور یہ آپ کے بنانے کی صلاحیت کو کیسے متاثر کرتا ہے۔

→ باب 2 شروع کریں

باب 3: ROS 2 سے ملویں (Meet ROS 2)​

ہفتہ 2 | 4 اسباق | 4 گھنٹے | Tier 1 (Cloud ROS 2)

اپنا ROS 2 انوائرمنٹ سیٹ اپ کریں اور کمانڈ لائن ٹولز کے ذریعے اسے دریافت کریں۔ ایک روبوٹ (turtlesim) کو کنٹرول کریں، نوڈز اور ٹاپکس کی فہرست بنائیں، سروسز کو کال کریں، پیرامیٹرز کو تبدیل کریں۔ ابھی Python کوڈنگ نہیں—مکمل کھوج۔

→ باب 3 شروع کریں

باب 4: آپ کا پہلا ROS 2 کوڈ (Your First ROS 2 Code)​

ہفتہ 3 | 4 اسباق | 4 گھنٹے | Tier 1 (Cloud ROS 2)

اپنے پہلے Python ROS 2 نوڈز لکھیں۔ پبلشر اور سبسکرائبر نوڈز بنائیں، کال بیکس کو سمجھیں، پیکیجز بنائیں، اور اپنے کام کو بڑھانے کے لیے AI کے ساتھ تعاون کریں۔

→ باب 4 شروع کریں

باب 5: کمیونیکیشن میں مہارت (Communication Mastery)​

ہفتہ 3-4 | 4 اسباق | 4 گھنٹے | Tier 1 (Cloud ROS 2)

ROS 2 کے کمیونیکیشن پیٹرن میں مہارت حاصل کریں: سروسز، کسٹم میسج ٹائپس، اور ڈیزائن کے توازن (trade-offs)۔ عملی ڈیزائن مشقوں کے ذریعے سیکھیں کہ ٹاپکس بمقابلہ سروسز کب استعمال کرنی ہیں۔

→ باب 5 شروع کریں

باب 6: روبوٹ سسٹم بنانا (Building Robot Systems)​

ہفتہ 4-5 | 3 اسباق | 3 گھنٹے | Tier 1 (Cloud ROS 2)

سب کچھ ایک ساتھ جوڑیں: قابل ترتیب پیرامیٹرز، لانچ فائلیں جو متعدد نوڈز شروع کرتی ہیں، اور ملٹی-نوڈ سسٹم کی منظم ڈیبگنگ۔

→ باب 6 شروع کریں

باب 7: کیپ اسٹون - روبوٹ کنٹرولر (Capstone - Robot Controller)​

ہفتہ 5 | 3 اسباق | 4.5 گھنٹے | Tier 1 (Turtlesim Simulation)

پہلے ایک اسپیسیفیکیشن لکھیں، پھر ایک مکمل ملٹی-نوڈ روبوٹ کنٹرولر سسٹم نافذ کریں۔ پب/سب، سروسز، پیرامیٹرز، اور لانچ فائلوں کو مربوط کریں۔ اپنی اسپیسیفیکیشن کے خلاف توثیق کریں۔

→ باب 7 شروع کریں

تدریسی طریقہ کار: 4-تہہ طریقہ (The 4-Layer Method)​

یہ ماڈیول بتدریج زیادہ پیچیدہ استدلال متعارف کراتا ہے:

تہہ (Layer)کیا ہوتا ہےآپ کا کردارابواب
L1: دستی بنیادانسٹرکٹر براہ راست سکھاتا ہے، آپ دستی طور پر مشق کرتے ہیںذہنی ماڈلز سیکھیں1-2
L2: AI تعاونآپ مکالمے اور تکرار کے ذریعے AI کے ساتھ تعاون کرتے ہیںپرامپٹ کریں، توثیق کریں، تکرار کریں3-5
L3: ذہانت کا ڈیزائنپیٹرن کی شناخت، دوبارہ استعمال کے قابل مہارتیں بناناعلم کو عام بنائیں5-6
L4: اسپیک-ڈریون انٹیگریشناسپیسیفیکیشنز کے ذریعے سسٹم ڈیزائن کریں، اجزاء کو منظم کریںحلوں کو آرکیٹیکٹ کریں7

آپ ان تہوں کا تجربہ عمل کے ذریعے کرتے ہیں، نہ کہ ان کا مطالعہ کر کے۔ یہ فریم ورک پوشیدہ رہتا ہے—آپ اسے کرنے کے ذریعے دریافت کریں گے۔

ہارڈ ویئر ٹائرز اور آپ کا سیکھنے کا راستہ (Hardware Tiers & Your Learning Path)​

تمام ماڈیول 1 مواد Tier 1 طلباء (صرف لیپ ٹاپ/کلاؤڈ) کے لیے قابل رسائی ہے۔ یہاں بتایا گیا ہے کہ ہر ٹائر کیا قابل بناتا ہے:

ٹائر (Tier)سازوسامان (Equipment)ماڈیول 1 راستہمستقبل کی صلاحیت
Tier 1لیپ ٹاپ + براؤزرکلاؤڈ ROS 2 (TheConstruct)، Pyodide Python، MockROS سمولیشنROS 2 تصورات میں مہارت (ماڈیول 1 کا 100%)
Tier 2RTX GPU ورک سٹیشنمقامی ROS 2 + Gazebo، تیز رفتار عملدرآمدماڈیول 2-3 مقامی طور پر سمولیشن کے ساتھ
Tier 3جیٹسن اورن کٹایج تعیناتی (Edge deployment)، حقیقی سینسرزماڈیول 4 ایج AI، حقیقی ادراک (Perception)
Tier 4جسمانی روبوٹ (Unitree Go2/G1)مندرجہ بالا سب کچھ + حقیقی دنیا کی جانچمکمل مجسم AI، سم-ٹو-ریل ٹرانسفر

آپ کے ٹائر سے قطع نظر، آپ ماڈیول 1 کے تمام حصے مکمل کر سکتے ہیں۔ اعلی ٹائرز صرف تیزی سے عملدرآمد کرتے ہیں اور مستقبل کے ماڈیولز کو قابل بناتے ہیں۔

اپنے ٹائر کی شناخت باب 2، سبق 4 میں کریں، اور سسٹم مواد کی سفارشات کو ذاتی بنائے گا۔

آپ کیا بنائیں گے (What You'll Create)​

ماڈیول 1 کے اختتام تک، آپ کے پاس یہ ہوں گے:

  1. تصوراتی بنیاد: مجسم ذہانت کو سمجھنا اور روبوٹس کو سافٹ ویئر سے مختلف سوچ کی ضرورت کیوں ہے
  2. ROS 2 مہارت: پب/سب، سروسز، کسٹم انٹرفیسز، پیرامیٹرز، اور لانچ سسٹم میں مہارت
  3. 4 دوبارہ استعمال کے قابل مہارتیں: ایسے اجزاء جنہیں آپ مستقبل کے پروجیکٹس پر لاگو کر سکتے ہیں
    • ros2-publisher-subscriber
    • ros2-service-pattern
    • ros2-custom-interfaces
    • ros2-launch-system
  4. کیپ اسٹون سسٹم: اسپیسیفیکیشنز کے ذریعے کنٹرول کیا جانے والا ایک کام کرنے والا ملٹی-نوڈ روبوٹ کنٹرولر سسٹم

وقت کی پابندی (Time Commitment)​

  • کل دورانیہ: 5 ہفتے
  • فی ہفتہ اسباق: 5 اسباق (ہفتہ 1: 3، ہفتہ 2-5: 4 ہر ہفتے)
  • فی سبق: 45-60 منٹ
  • فی باب: 3-4.5 گھنٹے
  • کل ماڈیول وقت: 25-30 گھنٹے فعال سیکھنے کا

پیشگی ضروریات (Prerequisites)​

  • Python پروگرامنگ: فنکشنز، کلاسز، لوپس (آپ کو Python کوڈ لکھنے میں آرام دہ ہونا چاہیے)
  • Linux/ٹرمینل کی بنیادی باتیں: ls, cd, pwd, ٹیکسٹ ایڈیٹنگ (آپ کو کمانڈ لائن ٹولز کے ساتھ آرام دہ ہونا چاہیے)
  • صبر اور تجسس: روبوٹکس میں سسٹم کی سوچ شامل ہوتی ہے؛ آپ کو متعدد نوڈز میں پھیلی ہوئی مسائل کو ڈیبگ کرنا پڑے گا

آپ کو ضرورت نہیں ہے:

  • روبوٹکس کا پس منظر
  • C++ کا علم
  • مہنگا ہارڈ ویئر
  • پچھلا ROS تجربہ

اس ماڈیول کو کیسے استعمال کریں (How to Use This Module)​

طلباء کے لیے:

  1. باب 1، سبق 1 سے شروع کریں (اس میں تقریباً 1 گھنٹہ لگتا ہے)
  2. ترتیب سے آگے بڑھیں—ہر باب پچھلے سیکھے ہوئے پر مبنی ہے
  3. آگے بڑھنے سے پہلے ہر باب کے آخر میں ماسٹر گیٹ مکمل کریں
  4. باب 4+ میں فراہم کردہ پرامپٹس کا استعمال کرتے ہوئے AI کے ساتھ تعاون کریں
  5. مکمل انٹیگریشن کو ظاہر کرنے کے لیے باب 7 کیپ اسٹون کے ساتھ اختتام کریں

انسٹرکٹرز کے لیے:

  1. سیکھنے کے مقاصد اور وقت کی پابندی کے لیے تمام 7 ابواب کے READMEs کا جائزہ لیں
  2. ابواب کو اپنے تدریسی کیلنڈر کے مطابق ترتیب دیں (5 ہفتے کا ڈھانچہ تجویز کیا گیا ہے، قابل ترتیب)
  3. اسسمنٹ چیک پوائنٹس کے طور پر باب ماسٹر گیٹس کا استعمال کریں
  4. کیپ اسٹون پروجیکٹ کو واضح اسپیسیفیکیشن پر مبنی ربرکس کے ساتھ گریڈ کیا جاتا ہے

مصنفین کے لیے:

  1. ماڈیول 2 کے لیے ٹیمپلیٹ کے طور پر اس ماڈیول کی باب تعمیر کا مطالعہ کریں
  2. 4-تہہ کی پیشرفت (L1→L2→L3→L4) تمام تکنیکی ماڈیولز پر لاگو ہوتی ہے
  3. "Tier 1 فال بیک" اصول ہارڈ ویئر کی رکاوٹوں کے باوجود رسائی کو یقینی بناتا ہے
  4. دوبارہ استعمال کے قابل مہارتوں کا طریقہ کتابوں میں ذہانت کو بڑھاتا ہے

ابواب کے درمیان ماسٹر گیٹس (Mastery Gates Between Chapters)​

اگلے باب پر جانے سے پہلے، اس بات کی تصدیق کریں کہ آپ یہ کر سکتے ہیں:

  • باب 1 کے بعد: سافٹ ویئر AI کو مجسم AI سے ممتاز کریں، 3 جسمانی پابندیوں کے نام بتائیں
  • باب 2 کے بعد: سینسر کی اقسام کی درجہ بندی کریں، مڈل ویئر کے کردار کی وضاحت کریں، اپنے ہارڈ ویئر ٹائر کی شناخت کریں
  • باب 3 کے بعد: turtlesim لانچ کریں، نوڈز/ٹاپکس کی فہرست بنائیں، سروسز کو کال کریں، پیرامیٹرز کو تبدیل کریں (CLI کے ذریعے)
  • باب 4 کے بعد: پبلشر/سبسکرائبر نوڈز لکھیں، ڈیٹا کے بہاؤ کی تصدیق کریں، AI کی مدد سے توسیع کریں
  • باب 5 کے بعد: سروس انٹرفیس ڈیزائن کریں، کسٹم میسجز بنائیں، ڈیزائن کے توازن کو درست ٹھہرائیں
  • باب 6 کے بعد: لانچ فائلیں بنائیں، ملٹی-نوڈ سسٹم شروع کریں، ros2doctor اور rqt کے ساتھ ڈیبگ کریں
  • باب 7 کے بعد: اسپیسیفیکیشنز لکھیں، اسپیکس سے نفاذ کریں، مکمل ہونے کی توثیق کریں

تکنیکی اسٹیک (Technical Stack)​

  • ROS 2 ڈسٹری بیوشن: Humble (طویل مدتی سپورٹ، موجودہ صنعت کا معیار)
  • زبان: Python 3.10+ مع rclpy (ROS 2 Python کلائنٹ لائبریری)
  • سمولیشن: Turtlesim (ابواب 3-7)، MockROS (Tier 1 کے لیے براؤزر سمولیشن)
  • کلاؤڈ آپشن: The Construct ROS (کلاؤڈ ROS 2 انوائرمنٹ، مفت ٹائر دستیاب ہے)
  • ٹولز: ros2 CLI، rqt (ویژولائزیشن)، colcon (بلڈ سسٹم)، Docusaurus (یہ پلیٹ فارم)

ماڈیول کی پیش رفت (Module Progression)​

باب کا بہاؤ:

  1. Ch1-2 (بنیاد): فزیکل AI تصورات → روبوٹ سسٹم کی اناٹومی
  2. Ch3 (پل): CLI کھوج کے ذریعے ROS 2 سے ملویں
  3. Ch4-5 (عملی): پہلا کوڈ (پب/سب) → کمیونیکیشن (سروسز + انٹرفیسز)
  4. Ch6 (انٹیگریشن): لانچ فائلوں اور ڈیبگنگ کے ساتھ سسٹم بنانا
  5. Ch7 (کیپ اسٹون): ملٹی-نوڈ اسپیک-ڈریون پروجیکٹ
  • L1 دستی بنیاد: Ch1-2 (تصوراتی تفہیم)
  • L1→L2 منتقلی: Ch3 (AI تعاون کے ساتھ CLI کھوج)
  • L2 AI تعاون: Ch4-5 (AI کے ساتھ عملی کوڈنگ)
  • L3 ذہانت کا ڈیزائن: Ch6 (سسٹم پیٹرن)
  • L4 اسپیک-ڈریون: Ch7 (کیپ اسٹون پروجیکٹ)

سپورٹ اور کمیونٹی (Support & Community)​

  • مواد کے بارے میں سوالات؟ کسی بھی سبق پر RAG چیٹ استعمال کریں (نیچے دائیں کونے میں)
  • ہارڈ ویئر سیٹ اپ میں مدد؟ باب 2، سبق 4 آپ کے ٹائر کی شناخت میں مدد کرتا ہے
  • کوڈنگ کے مسئلے پر پھنس گئے؟ باب 4-7 میں AI تعاون کے پرامپٹس کا فائدہ اٹھائیں
  • کیپ اسٹون پروجیکٹ کی رہنمائی؟ باب 7 اسپیسیفیکیشن ٹیمپلیٹس اور تکرار کے فریم ورک فراہم کرتا ہے

آگے کیا ہے؟ (What Comes Next?)​

ماڈیول 1 مکمل کرنے کے بعد، آپ ماڈیول 2: سمولیشن ماسٹری کے لیے تیار ہوں گے، جہاں آپ یہ کریں گے:

  • URDF (روبوٹ کی تفصیل کا فارمیٹ) کا استعمال کرتے ہوئے روبوٹس کو ماڈل کریں
  • Gazebo میں پیچیدہ سسٹم کی سمولیشن کریں
  • اپنے ROS 2 نوڈز میں ادراک (Perception) (LIDAR، کیمرے) شامل کریں
  • خود مختار نیویگیشن الگورتھم نافذ کریں

لیکن پہلے—ماڈیول 1 میں مہارت حاصل کریں۔ یہاں آپ جو بنیاد بناتے ہیں وہ ماڈیول 2-4 میں کیا ممکن ہے اس کا تعین کرتی ہے۔

شروع کرنے کے لیے تیار ہیں؟ باب 1 شروع کریں: فزیکل AI کیا ہے؟

مختلف طریقے سے دریافت کرنا چاہتے ہیں؟ یہ دیکھنے کے لیے کہ اندر کیا ہے، اوپر کسی بھی باب کے README پر جائیں اس سے پہلے کہ آپ عہد کریں۔

اس ماڈیول کے بارے میں سوالات؟ اوپر سیکھنے کے مقاصد، وقت کی پابندی، اور پیشگی ضروریات کا جائزہ لیں۔