ROS 的安装使用

建议跳过 ROS，直接学习使用 ROS2；

介绍 ROS

ROS（Robot Operating System，机器人操作系统）是一系列程序库和工具的集合。它提供了硬件抽象、设备驱动、函数库、可视化工具、消息传递和软件包管理等诸多功能。

安装 ROS

选择一个 ROS 版本

选择 ROS 版本时，建议 Ubuntu 版本匹配，否则安装会困难很多；

我的运行环境是 WSL2 Ubuntu20.04，选择最新的 ROS Noetic Ninjemys；

在 Ubuntu 上安装 ROS Noetic

参考文章：http://wiki.ros.org/cn/noetic/Installation/Ubuntu

1. 设置 sources.list

   增加来自 packages.ros.org 的软件源：

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   sudo sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'
   

   若下载速度缓慢，清使用 Tsinghua University 软件源 ：

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   sudo sh -c '. /etc/lsb-release && echo "deb http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ros/ubuntu/ `lsb_release -cs` main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'
   

2. 设置密钥

   使用 ubuntu 密钥服务器：

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   sudo apt-key adv --keyserver 'hkp://keyserver.ubuntu.com:80' --recv-key C1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654
   

   如不成功，使用第三方密钥服务器：

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   sudo apt-key adv --keyserver 'hkp://pgp.mit.edu:80' --recv-key C1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654
   

3. 开始安装 ROS

   首先更新程序包索引：

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   sudo apt update
   

   接着选择一个版本的 ROS 进行安装：

   虚拟机 Ubuntu、WSLg 可尝试 Desktop-Full；

   WSL2（无 GUI）选择 ROS-Base；

   • 完整桌面版（Desktop-Full，推荐）：除了桌面版的全部组件外，还包括 2D/3D 模拟器（simulator）和 2D/3D 感知包（perception package）；

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     sudo apt install ros-noetic-desktop-full
     

   • 桌面版（Desktop）：包括了 ROS-Base 的全部组件，还有一些工具，比如 rqt 和 rviz；

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     sudo apt install ros-noetic-desktop
     

   • ROS-Base（仅含骨架）：ROS packaging，build，和 communication 库。没有图形界面（GUI）工具；

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     sudo apt install ros-noetic-ros-base
     

4. 设置 ROS 运行环境

   临时环境（新建终端都要手动执行命令设置 ROS 环境）：

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   # bash 版本
   source /opt/ros/noetic/setup.bash
      
   # zsh 版本
   source /opt/ros/noetic/setup.zsh
   

   永久环境，添加到 .zshrc（新建终端后自动执行设置 ROS 环境）：

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   echo "source /opt/ros/noetic/setup.zsh" >> ~/.zshrc
   source ~/.zshrc
   

5. 安装 rosinstall

   rosinstall 是安装 ROS package 的命令行工具，它和 ROS 是分开发布的。

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   sudo apt-get install python3-rosinstall
   

初步体验 ROS

示例：小海龟仿真

该示例基于 ros-noetic-desktop-full 版本；

1. 新建终端 1 执行 ros 核心服务

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   roscore
   

   

2. 新建终端 2 执行 ros 应用

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   rosrun turtlesim turtlesim_node
   

   执行后 WSLg 会弹出一个窗口显示一只小乌龟：

   

3. 保持终端 2 运行的情况下，新建终端 3 执行 ros 应用

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   rosrun turtlesim turtle_teleop_key
   

   执行后就可以使用电脑键盘方向键控制小乌龟了：

   前进	后退	向左转	向右转
   ↑	↓	←	→

   控制小乌龟动作后，路径也会显示在屏幕上：

   

第一个 ROS 程序

1. 创建工作区

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   # 创建工作区 ros_work
   mkdir ros_work
   mkdir ros_work/src
      
   # 进入工作区的 src 目录
   cd ros_work/src
   

2. 创建 ROS 功能包

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   catkin_create_pkg hello_ros
   

   

3. 在功能包 hello_ros 目录中新建 hello.cpp 文件，内容如下：

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   #include <ros/ros.h>
      
   int main(int argc, char **argv)
   {
   	ros::init(argc,argv,"hello");
   	ros::NodeHandle n;
   	ROS_INFO("Hello ROS!");
   	ros::spinOnce();
   }
   

4. 在功能包 hello_ros 目录中编辑 CMakeLists.txt 文件，内容如下：

   为了容易理解使用非官方写法，官方使用 cmake 宏 catkin_package(…)；

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   cmake_minimum_required(VERSION 3.0.2)
   project(hello_ros)
      
   # 查找包 catkin
   find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS roscpp)
      
   # 包含头目录
   include_directories(include ${catkin_INCLUDE_DIRS})
      
   # 生成可执行文件
   add_executable(hello hello.cpp)
   target_link_libraries(hello ${catkin_LIBRARIES})
      
   # 设置可执行文件生成目录为源码目录
   set(EXECUTABLE_OUTPUT_PATH ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR})
   

5. 回到工作区 ros_work，执行以下命令编译：

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   catkin_make
   

   执行后会生成：

   • 目录 build：编译中间目录；
   • 目录 devel：存放设置环境变量的脚本，让 ROS 能找到新创建的功能包和可执行文件；
     • devel/setup.zsh 是 zsh 设置环境变量的脚本；
     • devel/setup.bash 是 bash 设置环境变量的脚本；
   • 文件 src/hello_ros/hello：目标 elf 文件；

   

6. 使用 rosrun 执行 hello 程序；

   1. 新建终端执行 ros 核心服务：

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      roscore
      

   2. 在工作区 ros_work 目录先设置新程序包环境变量，然后使用 rosrun 执行功能包中 hello 程序；

      不同终端使用不同设置脚本，zsh 使用 setup.zsh，bash 使用 setup.bash；

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      source devel/setup.zsh
      rosrun hello_ros hello
      

      执行效果如下：

      

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