機器人操作系統（ROS2）入門與實踐 課件 第2章 ROS2安裝與系統架構

機器人操作系統（ROS2）入門與實踐機器人操作系統（ROS2）入門與實踐第1章LinuxUbuntu入門基礎第2章ROS2安裝與系統架構第3章ROS2編程基礎第4章ROS2機器人運動控制第5章激光雷達在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自主導航第9章ROS2中的圖像視覺應用第10章ROS2的三維視覺應用第11章ROS2的機械臂應用第12章基于ROS2的綜合應用第2章2.3ROS2安裝與配置

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

2）軟件API進行了重新設計。

3）編譯系統進行了升級。4）大量采用新技術、新的設計理念。2.1ROS2簡介2.2ROS2系統架構ROS2系統的架構主要由通信（Plumbing）、工具（Tools）、功能（Capabilities）與社區(qū)（Community）四大部分組成，2.2ROS2系統架構ROS2文件系統可以劃分為三層，如圖所示：1）操作系統層（OSLayer）2）中間層（MiddlewareLayer）。3）應用層（ApplicationLayer）。一般來說，開發(fā)者的工作內容主要集中在應用層，主要通過編寫一些節(jié)點程序來實現機器人的控制和自主功能。操作系統層和中間層都是實現好的，可以通過配置參數來適應上層應用的需求。2.2ROS2系統架構ROS2的通信模型加入了很多DDS的通信機制，如下圖所示：

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

教材中用到的網址及代碼如下:

2.3ROS2安裝與配置2.3ROS2安裝與配置localesudoaptupdate&&sudoaptinstalllocalessudolocale-genen_USen_US.UTF-8sudoupdate-localeLC_ALL=en_US.UTF-8LANG=en_US.UTF-8exportLANG=en_US.UTF-8sudoaptupdatesudoaptinstallsoftware-properties-common-ysudoadd-apt-repositoryuniversesudoaptinstallcurl-ysudocurl-sSL/ros/rosdistro/master/ros.key-o/usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpgwget/ros.keysudocpros.key/usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg2.3ROS2安裝與配置echo"deb[arch=$(dpkg--print-architecture)signed-by=/usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg]/ros2/ubuntu$(./etc/os-release&&echo$UBUNTU_CODENAME)main"|sudotee/etc/apt/sources.list.d/ros2.list>/dev/nullsudoaptupdatesudoaptupgradesudoaptinstallros-humble-desktopecho"source/opt/ros/humble/setup.bash">>~/.bashrcsudoaptinstallros-dev-toolsros2

教材中用到的網址及代碼如下:

2.3ROS2安裝與配置

安裝步驟見教材P36-P39頁2.4從APT軟件源安裝應用程序

安裝好ROS2之后，還需要安裝應用程序才能實現具體的功能，其中最常用的應用程序安裝方式是從ROS2的APT軟件源在線安裝。本書通過安裝一個運動控制程序為例，學習這種安裝方式。sudoaptupdatesudoaptinstallros-humble-rqt-robot-steeringros2runrqt_robot_steeringrqt_robot_steeringros2runturtlesimturtlesim_node2.5ROS2的工作空間

使用APT源安裝的ROS2應用程序都是一些二進制的可執(zhí)行文件，如果需要從源代碼開始構建ROS2應用程序，就需要建立一個工作空間。在這個工作空間里構建ROS2的項目工程，編寫代碼，然后編譯成可執(zhí)行程序。這個工作空間其實是一個文件夾，其內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目，然后實際運行起來體驗一下整個流程。這里介紹一個開源的仿真項目“wpr_simulation2”，該項目工程里包含了后面實驗將會用到的仿真環(huán)境。2.6從Github下載安裝應用程序sudoaptinstallgitcd~/ros2_ws/src/gitclone/6-robot/wpr_simulation2.gitgitclone/s-robot/wpr_simulation2.gitcdwpr_simulation2/scripts/./install_for_humble.shcd~/ros2_ws/colconbuildsourceinstall/setup.bashros2launchwpr_simulation2wpb_simple.launch.pyros2runrqt_robot_steeringrqt_robot_steering

教材中用到的代碼如下:

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。

安裝步驟見教材P48-P54頁在瀏覽器中打開VSCode官方下載地址：。

安裝時，先輸入“sudodpkg-icode_”然后按下鍵盤的[Tab]鍵，讓命令行自動補齊后面的文件名。2.8Terminator終端工具

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

這個工具在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