ROS2机器人系统开发工程 - 第2节

第二章 开发环境筑基：Ubuntu系统安装与配置、ROS2 Humble安装、DDS中间件选型与配置、开发环境验证

说实话，很多初学者一上来就急着写代码，结果环境没搭好，后面全是坑。我见过太多人花三天调一个编译错误，最后发现是系统版本不对。这一章，咱们就把地基打牢。

2.1 Ubuntu 22.04 LTS 安装与基础配置

ROS2 Humble 官方推荐的是 Ubuntu 22.04 LTS。别问能不能用 20.04 或者 24.04——能是能，但你会遇到各种依赖版本不匹配的问题。我去年帮一个团队排查问题，折腾了两天，最后发现他们用的是 Ubuntu 20.04 配 Humble，有些包根本装不上。

2.1.1 系统安装要点

• 磁盘分区：建议至少留 60GB 给 Ubuntu。如果你要做仿真或者跑 SLAM，100GB 起步。我习惯把 /home 单独分区，这样重装系统时数据还在。
• 网络配置：安装时连上网，勾选「安装第三方驱动」——尤其是 NVIDIA 显卡和 Wi-Fi 网卡。
• 双系统用户：先装 Windows 再装 Ubuntu，不然引导会出问题。嗯，这个坑我踩过。

2.1.2 换源与系统更新

装完系统第一件事：换国内源。不然你 apt install 一个包，等它下载完黄花菜都凉了。

# 备份原源
sudo cp /etc/apt/sources.list /etc/apt/sources.list.bak

# 替换为清华源（Ubuntu 22.04）
sudo sed -i 's/archive.ubuntu.com/mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/g' /etc/apt/sources.list
sudo sed -i 's/security.ubuntu.com/mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/g' /etc/apt/sources.list

# 更新
sudo apt update && sudo apt upgrade -y

2.2 ROS2 Humble 安装

ROS2 的安装方式有好几种，我推荐用 apt 安装——最稳，也最好维护。源码编译？除非你要改底层代码，否则别折腾自己。

2.2.1 设置软件源

# 添加 ROS2 GPG key
sudo apt install curl gnupg lsb-release
sudo curl -sSL https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.key -o /usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg

# 添加源（同样用清华镜像）
echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg] https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ros2/ubuntu $(lsb_release -cs) main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/ros2.list > /dev/null

sudo apt update

2.2.2 安装 ROS2 Humble

这里有个选择：装桌面版还是基础版？

版本	包含内容	磁盘占用	推荐场景
ros-humble-desktop	ROS2 + RViz2 + 仿真工具 + 示例	~2.5GB	开发机、带图形界面的电脑
ros-humble-ros-base	仅核心通信库 + 命令行工具	~800MB	嵌入式板卡、服务器、无屏设备

# 我一般装桌面版，调试时方便看可视化
sudo apt install ros-humble-desktop -y

# 装完后别忘了安装编译工具
sudo apt install python3-colcon-common-extensions -y

2.2.3 配置环境变量

每次打开终端都要 source 一下，太麻烦。直接写进 .bashrc：

echo "source /opt/ros/humble/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

验证一下：

ros2 --version
# 应该输出类似：ros2 humble

2.3 DDS 中间件选型与配置

ROS2 和 ROS1 最大的区别之一，就是底层通信换成了 DDS。说白了，DDS 就是负责「谁说话、谁听、怎么传」的中间人。ROS2 Humble 默认用的是 Fast DDS（eProsima 出品），但你也可以换成 Cyclone DDS 或者 RTI Connext。

2.3.1 三种主流 DDS 对比

DDS 实现	开源	性能	跨平台	我的评价
Fast DDS	是（Apache 2.0）	中等	Linux/Windows/macOS	默认选择，够用，社区活跃
Cyclone DDS	是（Eclipse Public License）	高（低延迟）	Linux/Windows	我最近在项目中换成了它，延迟低了 30%
RTI Connext	否（商业）	极高	全平台	工业级，但贵，个人开发者不推荐

2.3.2 如何切换 DDS

假设你想用 Cyclone DDS：

# 安装 Cyclone DDS
sudo apt install ros-humble-rmw-cyclonedds-cpp

# 设置环境变量
export RMW_IMPLEMENTATION=rmw_cyclonedds_cpp

# 永久生效
echo "export RMW_IMPLEMENTATION=rmw_cyclonedds_cpp" >> ~/.bashrc

2.3.3 DDS 网络配置

多机通信时，DDS 默认用组播。如果你的网络环境不支持组播（比如某些公司内网），需要改成单播：

# 创建 Fast DDS 配置文件 fastdds.xml
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<profiles xmlns="http://www.eprosima.com/XMLSchemas/fastRTPS_Profiles">
    <transport_descriptors>
        <transport_descriptor>
            <transport_id>UDPTransport</transport_id>
            <type>UDPv4</type>
            <interfaceWhiteList>
                <address>192.168.1.100</address>  <!-- 改成你的 IP -->
            </interfaceWhiteList>
        </transport_descriptor>
    </transport_descriptors>
</profiles>

# 启动时指定配置文件
export FASTRTPS_DEFAULT_PROFILES_FILE=/path/to/fastdds.xml

2.4 开发环境验证

环境搭没搭好，跑一个 talker-listener 就知道了。这是 ROS2 的「Hello World」。

2.4.1 运行测试

# 终端1：启动 talker
ros2 run demo_nodes_cpp talker

# 终端2：启动 listener
ros2 run demo_nodes_py listener

如果终端2能收到「Hello World: N」的消息，恭喜你，环境没问题。

2.4.2 常用验证命令

• ros2 node list — 查看当前所有节点
• ros2 topic list — 查看所有话题
• ros2 topic echo /chatter — 监听某个话题的数据
• ros2 doctor — 一键检查环境健康度（这个命令很实用，我经常用它排查问题）

2.4.3 验证 DDS 通信

想知道当前用的是哪个 DDS？跑个节点看看日志：

ros2 run demo_nodes_cpp talker --ros-args --log-level debug
# 日志里会显示：RMW implementation: rmw_fastrtps_cpp

或者直接查环境变量：

echo $RMW_IMPLEMENTATION
# 如果没设置，默认是 Fast DDS