第2章 ROS2安裝與系統(tǒng)架構(gòu)

機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS2）入門與實(shí)踐機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS2）入門與實(shí)踐第1章LinuxUbuntu入門基礎(chǔ)第2章ROS2安裝與系統(tǒng)架構(gòu)第3章ROS2編程基礎(chǔ)第4章ROS2機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制第5章激光雷達(dá)在ROS2中的使用第6章IMU在ROS2中的使用第7章ROS2中的SLAM環(huán)境建圖第8章ROS2中的NAV2自主導(dǎo)航第9章ROS2中的圖像視覺應(yīng)用第10章ROS2的三維視覺應(yīng)用第11章ROS2的機(jī)械臂應(yīng)用第12章基于ROS2的綜合應(yīng)用第2章2.3ROS2安裝與配置

第2章ROS2安裝與系統(tǒng)架構(gòu)2.2ROS2系統(tǒng)架構(gòu)2.1ROS2簡介2.4從APT軟件源安裝應(yīng)用程序2.6從Github下載安裝應(yīng)用程序2.5ROS2的工作空間2.7本章小結(jié)2.8Terminator終端工具2.7VisualStudioCode編輯器ROS2是在ROS的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開發(fā)的第二代機(jī)器人操作系統(tǒng)，可以幫助我們簡化機(jī)器人開發(fā)任務(wù)，加速機(jī)器人落地的軟件庫和工具集。ROS2與ROS1的區(qū)別如下：1）系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行了顛覆性的變化。

2）軟件API進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。

3）編譯系統(tǒng)進(jìn)行了升級。4）大量采用新技術(shù)、新的設(shè)計(jì)理念。2.1ROS2簡介2.2ROS2系統(tǒng)架構(gòu)ROS2系統(tǒng)的架構(gòu)主要由通信（Plumbing）、工具（Tools）、功能（Capabilities）與社區(qū)（Community）四大部分組成，2.2ROS2系統(tǒng)架構(gòu)ROS2文件系統(tǒng)可以劃分為三層，如圖所示：1）操作系統(tǒng)層（OSLayer）2）中間層（MiddlewareLayer）。3）應(yīng)用層（ApplicationLayer）。一般來說，開發(fā)者的工作內(nèi)容主要集中在應(yīng)用層，主要通過編寫一些節(jié)點(diǎn)程序來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的控制和自主功能。操作系統(tǒng)層和中間層都是實(shí)現(xiàn)好的，可以通過配置參數(shù)來適應(yīng)上層應(yīng)用的需求。2.2ROS2系統(tǒng)架構(gòu)ROS2的通信模型加入了很多DDS的通信機(jī)制，如下圖所示：

詳細(xì)安裝步驟見教材P29-P35頁2.3ROS2安裝與配置本書采用的是基于Ubuntu22.04的Humble版本。官方安裝步驟網(wǎng)頁：/en/humble/Installation/Ubuntu-Install-Debians.html

安裝步驟見教材P36-P39頁2.4從APT軟件源安裝應(yīng)用程序

安裝好ROS2之后，還需要安裝應(yīng)用程序才能實(shí)現(xiàn)具體的功能，其中最常用的應(yīng)用程序安裝方式是從ROS2的APT軟件源在線安裝。本書通過安裝一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制程序?yàn)槔?，學(xué)習(xí)這種安裝方式。2.5ROS2的工作空間

使用APT源安裝的ROS2應(yīng)用程序都是一些二進(jìn)制的可執(zhí)行文件，如果需要從源代碼開始構(gòu)建ROS2應(yīng)用程序，就需要建立一個(gè)工作空間。在這個(gè)工作空間里構(gòu)建ROS2的項(xiàng)目工程，編寫代碼，然后編譯成可執(zhí)行程序。這個(gè)工作空間其實(shí)是一個(gè)文件夾，其內(nèi)部的子文件夾按照一定的命名和位置規(guī)則組織好即可。mkdir-p~/ros2_ws/srccd~/ros2_wscolconbuild2.6從Github下載安裝應(yīng)用程序

工作空間創(chuàng)建好之后，可以下載并編譯一些開源項(xiàng)目，然后實(shí)際運(yùn)行起來體驗(yàn)一下整個(gè)流程。這里介紹一個(gè)開源的仿真項(xiàng)目“wpr_simulation2”，該項(xiàng)目工程里包含了后面實(shí)驗(yàn)將會(huì)用到的仿真環(huán)境。2.7VisualStudioCode編輯器在Ubuntu中開發(fā)ROS程序有比較多的集成開發(fā)環(huán)境（IDE，即IntegratedDevelopmentEnvironment）。其中VisualStudioCode（簡稱VSCode）是微軟開發(fā)的一款跨平臺開源編輯器。2.7.1安裝VisualStudioCode2.7.2安裝中文插件2.7.3安裝CMake插件2.7.4導(dǎo)入工作空間文件夾2.8Terminator終端工具

在Ubuntu的中自帶了一個(gè)終端工具。但是那個(gè)終端工具在同時(shí)打開多個(gè)窗口時(shí)，顯示得不夠直觀，且切換也不方便。為了便于進(jìn)行ROS2程序的多窗口運(yùn)行，建議安裝Terminator終端工具。

這個(gè)工具在Ubuntu自帶的軟件源中就有，可以直接通過指令安裝。具體操作步驟如下：sudoaptupdatesudoaptinstallterminator

2.9本章小結(jié)

本章首先簡單介紹了ROS，并對ROS2和ROS1進(jìn)行了對比；接著對ROS2系統(tǒng)架構(gòu)包括文件系統(tǒng)、