1. Nav2概述与环境搭建：ROS2 Humble安装、Nav2源码编译、Turtlebot3仿真环境搭建

各位同学，欢迎来到《Nav2导航与地图无缝对接实战》的第一章。

说实话，做机器人导航这些年，我踩过的坑比走过的路还多。记得我第一次接触Nav2时，光环境搭建就折腾了两天——版本不对、依赖缺失、编译报错……那叫一个酸爽。所以这一章，我带你稳扎稳打，把地基打牢。

1.1 Nav2到底是什么？

Nav2，全称Navigation2，是ROS2生态下的导航框架。说白了，它就是机器人的「自动驾驶系统」。你给机器人一张地图，告诉它「去A点」，Nav2负责规划路径、避开障碍、控制底盘，最终到达目的地。

我个人习惯把Nav2拆成三个核心模块来看：

• 全局规划器：负责宏观路径规划，比如从客厅到卧室怎么走
• 局部规划器：负责微观避障，比如前面突然出现一只猫，怎么躲
• 行为树：负责决策逻辑，比如「先定位，再规划，最后执行」

嗯，这里要注意：Nav2不是ROS1的简单移植，而是完全重写的。它用上了ROS2的很多新特性，比如生命周期节点、参数服务、更高效的消息传递。所以别再问「能不能把ROS1的导航包直接搬过来用」——不行，真的不行。

1.2 ROS2 Humble 安装——别走弯路

ROS2的版本很多，为什么我推荐Humble？因为它是一个LTS（长期支持）版本，稳定到2027年。你想想看，学到一半突然要换版本，那得多崩溃。

我个人习惯用Ubuntu 22.04 + ROS2 Humble这套组合。下面直接上安装步骤：

# 1. 设置编码
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

# 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（推荐）
sudo apt update
sudo apt install ros-humble-desktop

# 4. 设置环境变量
echo "source /opt/ros/humble/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

# 5. 验证安装
ros2 --version

1.3 Nav2源码编译——从源码开始，心里踏实

为什么非要源码编译？直接用apt安装不好吗？

好，但不够好。源码编译的好处是：你可以随时修改代码、调试、加日志。我在项目中遇到过好几次，导航效果不理想，最后都是通过修改Nav2源码里的参数默认值搞定的。如果用二进制包，你连改的机会都没有。

下面是编译步骤：

# 1. 创建工作空间
mkdir -p ~/nav2_ws/src
cd ~/nav2_ws

# 2. 克隆Nav2源码
git clone https://github.com/ros-planning/navigation2.git src/navigation2

# 3. 安装依赖
sudo apt install python3-pip
pip3 install -U colcon-common-extensions
cd ~/nav2_ws
rosdep install -y --from-paths src --ignore-src --rosdistro humble

# 4. 编译（第一次编译较慢，耐心等待）
colcon build --symlink-install

# 5. 设置环境
echo "source ~/nav2_ws/install/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

嗯，这里要注意：编译时如果报错，多半是依赖没装全。别慌，看报错信息，缺什么装什么。我建议用 rosdep install 自动解决依赖，省心很多。

1.4 Turtlebot3仿真环境搭建——让机器人跑起来

没有真机怎么办？仿真啊！Turtlebot3是ROS生态里最经典的仿真平台之一。我个人习惯用Gazebo做仿真，配合Nav2做导航测试，效果非常接近真实环境。

搭建步骤：

# 1. 安装Turtlebot3相关包
sudo apt install ros-humble-turtlebot3*
sudo apt install ros-humble-gazebo-*

# 2. 设置Turtlebot3模型
echo "export TURTLEBOT3_MODEL=waffle" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

# 3. 启动仿真环境
ros2 launch turtlebot3_gazebo turtlebot3_world.launch.py

# 4. 新开终端，启动键盘控制
ros2 run turtlebot3_teleop teleop_keyboard

我曾经犯过一个低级错误：忘记设置 TURTLEBOT3_MODEL，结果Gazebo里显示的是空白世界，机器人死活不出来。后来发现默认值是空字符串……嗯，这种坑踩过一次就记住了。

1.5 环境验证——确保一切就绪

最后，我们来验证整个环境是否打通。启动仿真后，运行Nav2：

# 启动Nav2导航
ros2 launch nav2_bringup bringup_launch.py use_sim_time:=True

如果能看到Rviz界面，并且地图上有机器人模型，说明Nav2已经成功加载。你可以用「2D Nav Goal」工具给机器人设置目标点，看看它能不能自己规划路径走过去。

我第一次看到机器人自己绕过障碍物走到目标点时，说实话，挺激动的。那种感觉就像你写的代码突然有了生命。

组件	版本/路径	验证命令
ROS2	Humble	ros2 --version
Nav2	源码编译（main分支）	ros2 pkg list | grep nav2
Turtlebot3	waffle模型	ros2 launch turtlebot3_gazebo turtlebot3_world.launch.py
Gazebo	与Humble配套	gazebo --version

好了，第一章的内容就到这里。环境搭好了，后面的事情就好办了。记住：基础不牢，地动山摇。花点时间把环境搞稳定，后面学起来会顺畅很多。