企业级机器人数据平台开发

目录

简要介绍

为什么机器人公司需要数据平台

传统企业数据平台主要处理:

  • ERP
  • CRM
  • 日志
  • BI 数据

但机器人数据平台不同,它的数据特点包括:

  • 多模态(RGB、深度、状态、动作、文本)
  • 强时序关系
  • 视频占数据量绝大多数
  • 数据集需要版本管理
  • AI 训练与推理需要高吞吐

核心目标:

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采集 → 处理 → 存储 → 数据集 → 训练 → 部署 → 监控

整体架构

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机器人设备层
│
├─ Jetson
├─ ROS2
├─ Camera
├─ RealSense
│
↓
数据采集层
│
├─ LeRobot Recorder
├─ Kafka
│
↓
数据存储层
│
├─ MinIO
├─ PostgreSQL
│
↓
数据处理层
│
├─ Flink
├─ Airflow
│
↓
训练层
│
├─ GPU集群
├─ LeRobot Training
├─ MLflow
│
↓
服务层
│
├─ API
├─ Dashboard
├─ Superset
│
↓
部署层
│
└─ Kubernetes

各组件角色

Kafka:数据高速传送带

Kafka 本质上是消息流平台。

作用:

  • 实时数据入口
  • 解耦系统
  • 数据缓冲
  • 消息重放
  • 实时事件通知

机器人场景:

text 复制代码
Jetson
   ↓
Kafka
   ├─ LeRobot
   ├─ Dashboard
   ├─ 实时监控
   └─ 数据清洗

注意:

不要把视频直接放进 Kafka。

推荐:

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视频文件
    ↓
MinIO

Kafka
    ↓
保存路径和元数据

Flink:实时数据处理引擎

如果 Kafka 是传送带:

Flink 就是站在传送带旁边工作的工人。

主要职责:

  • 时间同步
  • 去重
  • 数据清洗
  • 异常检测
  • 实时统计
  • 多流 Join

机器人例子:

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Camera Topic
Joint Topic
Lidar Topic
      ↓
Flink
      ↓
统一时间对齐
      ↓
LeRobot Dataset

MinIO:对象存储仓库

存储:

  • 视频
  • 图片
  • ROS Bag
  • Parquet
  • 数据集
  • 模型文件

建议目录:

text 复制代码
raw/
processed/
dataset/
model/
metadata/

Airflow:工作流调度中心

Airflow 不负责数据计算。

负责:

  • 谁先执行
  • 谁后执行
  • 定时任务
  • 自动重试

机器人流程:

text 复制代码
上传数据
   ↓
数据校验
   ↓
清洗
   ↓
LeRobot转换
   ↓
注册数据集
   ↓
训练
   ↓
评估

MLflow:模型生命周期管理

解决问题:

"哪个模型效果最好?"

记录:

  • 参数
  • 指标
  • 数据集版本
  • 模型文件

示例:

yaml 复制代码
dataset: robot_pick_v3
policy: ACT
learning_rate: 0.0005

success_rate:94%

支持:

  • Experiment Tracking
  • Model Registry
  • Artifact管理
  • 部署

Superset:数据可视化中心

作用:

  • Dashboard
  • 数据分析
  • 实时监控

机器人常见大盘:

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在线机器人数量

采集成功率

设备温度

FPS

训练成功率

Kubernetes(K8s):平台操作系统

K8s 管理:

  • CPU
  • GPU
  • 内存
  • 网络
  • 容器

机器人平台中的作用:

text 复制代码
Airflow
     ↓
K8s Job
     ↓
GPU节点
     ↓
LeRobot训练

能力:

  • 自动调度
  • 自动恢复
  • 自动扩缩容

各组件关系

text 复制代码
Jetson + ROS2
      ↓
Kafka
      ↓
Flink
      ↓
MinIO / PostgreSQL
      ↓
Airflow
      ↓
LeRobot Training
      ↓
MLflow
      ↓
K8s部署
      ↓
Superset展示

总结

一句话概括:

  • Kafka:数据怎么流
  • Flink:数据怎么处理
  • MinIO:数据放哪里
  • Airflow:任务什么时候执行
  • MLflow:模型怎么管理
  • K8s:资源怎么分配
  • Superset:数据怎么展示

对于约 200 人规模机器人团队:

第一阶段:

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Docker + MinIO + Airflow + 单机GPU

第二阶段:

text 复制代码
Kafka + Flink + MLflow

第三阶段:

text 复制代码
Kubernetes + GPU集群

不要一开始就建设超大平台,而是随着数据规模和团队规模逐步演进。

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