第1章：开发环境搭建

大家好，我是你们这门课的老朋友。做机器人仿真，说白了就是先搭好一个「试验田」。你想想看，没有稳定的环境，后面写再多代码也是白搭。今天我们就从零开始，把 Ubuntu、ROS2 Humble、Gazebo Fortress 这三件套安排明白。

1.1 Ubuntu 系统配置

我个人习惯用 Ubuntu 22.04 LTS，因为 ROS2 Humble 官方推荐的就是这个版本。别问我为什么不用 20.04，问就是踩过坑——依赖库版本对不上，折腾一整天。

⚠️ 注意： 请确保你的系统是 Ubuntu 22.04 LTS（64位），其他版本可能会遇到兼容性问题。

装好系统后，第一件事是换源。国内用户你懂的，不换源的话，apt update 能卡到你怀疑人生。我一般用清华源或阿里源，速度比较稳。

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

# 编辑 sources.list（以清华源为例）
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

嗯，这里要注意：升级完成后，最好重启一下系统。我遇到过几次内核更新后没重启，导致后面装 ROS 时莫名其妙报错。

1.2 ROS2 Humble 安装

ROS2 Humble 是 2022 年发布的 LTS 版本，支持到 2027 年。说白了，选它就是为了省心——长期维护，社区活跃，遇到问题搜一搜就有答案。

安装过程其实很简单，官方给了脚本。但我建议你一步步来，这样出了问题也知道是哪一步的锅。

# 1. 设置 locale
sudo apt update && sudo apt install locales
sudo locale-gen en_US en_US.UTF-8
sudo update-locale LC_ALL=en_US.UTF-8 LANG=en_US.UTF-8
export LANG=en_US.UTF-8

# 2. 添加 ROS2 源
sudo apt install software-properties-common
sudo add-apt-repository universe
sudo apt update && sudo apt install curl -y
sudo curl -sSL https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.key -o /usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg
echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg] http://packages.ros.org/ros2/ubuntu $(. /etc/os-release && echo $UBUNTU_CODENAME) main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/ros2.list > /dev/null

# 3. 安装 ROS2 Humble（桌面版，包含 rviz2 等工具）
sudo apt update
sudo apt install ros-humble-desktop -y

# 4. 安装开发工具
sudo apt install ros-dev-tools -y

💡 小技巧： 如果你硬盘空间紧张，可以只装 ros-humble-ros-base（基础版），但后面做仿真时可能缺一些可视化工具，我个人还是推荐装桌面版。

安装完成后，记得配置环境变量。不然每次打开终端都要手动 source，烦得很。

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

验证一下是否装成功：

ros2 --version

如果看到类似 ros2 humble 的输出，恭喜你，第一步走通了。

1.3 Gazebo Fortress 安装

Gazebo Fortress 是 Gazebo 系列的第 8 个版本，也是目前和 ROS2 Humble 配合最默契的版本。我之前试过用 Gazebo Garden，结果发现有些插件不兼容，折腾了两天才换回 Fortress。嗯，有些坑没必要亲自踩。

# 安装 Gazebo Fortress
sudo apt update
sudo apt install ros-humble-ros-gz -y

这个命令会同时安装 Gazebo Fortress 和 ROS2 的桥接包。装完后，你可以先跑个空世界试试：

# 启动 Gazebo 服务端
ign gazebo --server

# 或者启动带 GUI 的完整版本
ign gazebo

如果看到一个空荡荡的仿真世界，说明 Gazebo 跑起来了。我第一次看到这个界面时还挺激动的——虽然啥也没有，但至少证明环境没毛病。

  🔑 关键点： Gazebo Fortress 的命令前缀是 ign，不是 gazebo。老版本 Gazebo 用的是 gazebo 命令，别搞混了。

1.4 环境变量设置

环境变量这个东西，说白了就是告诉系统「我的工具放在哪」。ROS2 和 Gazebo 都依赖一些环境变量才能正常工作。

除了前面加的 ROS2 环境变量，我们还需要配置 Gazebo 相关的变量：

# 在 ~/.bashrc 末尾添加
echo "export GZ_VERSION=fortress" >> ~/.bashrc
echo "export GZ_SIM_SYSTEM_PLUGIN_PATH=/opt/ros/humble/lib" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

为什么要配 GZ_VERSION？因为你的系统里可能装了多个版本的 Gazebo，这个变量告诉系统用哪个版本。我在项目中遇到过因为没配这个变量，导致 ROS2 和 Gazebo 通信失败的案例——查了半天才发现是版本没对上。

完整的环境变量检查清单：

变量名	作用	建议值
`ROS_DISTRO`	指定 ROS2 发行版	humble
`GZ_VERSION`	指定 Gazebo 版本	fortress
`GZ_SIM_SYSTEM_PLUGIN_PATH`	插件搜索路径	/opt/ros/humble/lib
`AMENT_PREFIX_PATH`	ROS2 包搜索路径	自动配置

验证所有环境变量是否生效：

echo $ROS_DISTRO
echo $GZ_VERSION
echo $GZ_SIM_SYSTEM_PLUGIN_PATH

如果都能正确输出，说明环境配置完成了。

1.5 本章知识体系

下面这张图帮你理清今天搭建的整个环境结构：

这张图很直观：Ubuntu 在最底层，ROS2 在中间做通信，Gazebo 在最上层跑仿真。每一层都依赖下一层正常工作。所以，如果你后面遇到问题，先从底层开始排查——系统有没有问题？ROS2 能不能跑？最后再看 Gazebo。

💡 我的建议： 装完环境后，最好写个简单的测试脚本，把 ROS2 和 Gazebo 的通信跑一遍。哪怕只是让 Gazebo 里的方块动一下，也能验证整个链路是通的。别问我为什么强调这个——我曾经在项目交付前一天才发现环境没配好，那叫一个酸爽。

好了，环境搭建就到这里。记住：基础不牢，地动山摇。花点时间把这一步做扎实，后面写代码、调参数的时候你会感谢自己的。

📚 课程目录

第1章：开发环境搭建

1.1 Ubuntu 系统配置

1.2 ROS2 Humble 安装

1.3 Gazebo Fortress 安装

1.4 环境变量设置

1.5 本章知识体系