第一章：Gazebo与ROS2环境搭建

做机器人开发这么多年，我始终觉得环境搭建是最磨人的一步。明明代码逻辑没问题，结果卡在装包上，一折腾就是半天。所以这一章，咱们把基础打牢，后面才能跑得顺畅。

说白了，这套环境就是三件套：Ubuntu系统 + ROS2 Humble + Gazebo Fortress。我习惯把它们比作「操作系统 + 大脑 + 身体」。Ubuntu是地基，ROS2负责调度和通信，Gazebo则提供仿真世界。缺一个，你的机器人就动不起来。

核心版本对应关系：ROS2 Humble 官方推荐搭配 Ubuntu 22.04，而 Gazebo Fortress 是 Gazebo 的第九个版本，与 ROS2 Humble 有良好的集成支持。千万别混搭，我见过有人用 Ubuntu 20.04 硬装 Humble，结果一堆依赖冲突。

1.1 Ubuntu 22.04 系统安装

我个人习惯用双系统，但如果你刚入门，虚拟机也行。不过要注意，Gazebo 仿真对显卡有要求，虚拟机里跑 3D 场景会卡。我建议直接装双系统，或者用一台闲置的电脑。

安装步骤其实很简单：

去 Ubuntu 官网下载 22.04 LTS 桌面版镜像
用 Rufus（Windows）或 balenaEtcher（macOS）制作启动 U 盘
重启电脑，进 BIOS 设置 U 盘启动
按提示分区，建议至少给 Ubuntu 分配 80GB 空间

我的小技巧：分区时把 /home 单独分出来。这样以后重装系统，你的配置文件、下载的模型都还在，不用重新下载。我曾经因为没这么做，重装后所有 Gazebo 模型都得重新拉，等了一下午。

1.2 ROS2 Humble 安装

ROS2 Humble 是 2022 年发布的长期支持版本，支持到 2027 年。选它做课程，就是图一个稳定。

安装命令我直接贴出来，你照着敲就行：

# 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
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 $(lsb_release -cs) main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/ros2.list > /dev/null

# 3. 安装 ROS2 Humble 桌面版（包含 rviz、demo 等）
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

嗯，这里要注意：安装过程大概要 10-20 分钟，取决于你的网速。如果中间报错，多半是网络问题，换个源或者挂个代理试试。

避坑指南：我曾经在安装时漏掉了第 2 步的 curl 命令，结果密钥没下载成功，后面 apt update 一直报错。如果你遇到「NO_PUBKEY」类似的错误，手动导入密钥就行。

1.3 Gazebo Fortress 安装

Gazebo Fortress 是 Gazebo 的 Ignition 系列版本，跟 ROS2 Humble 配合得最好。为什么不用 Gazebo Classic？因为官方已经停止维护了，新功能都在 Fortress 上。

安装命令：

# 安装 Gazebo Fortress
sudo apt install ros-humble-ros-gz
sudo apt install ignition-fortress

# 验证安装
ign gazebo --version

如果看到版本号输出，说明装好了。我第一次装完，激动地直接跑了个差速小车模型，结果 Gazebo 界面一片黑——后来发现是显卡驱动没装。所以如果你也遇到黑屏，先检查驱动：

# 查看显卡驱动
nvidia-smi

# 如果没有输出，安装 NVIDIA 驱动
sudo ubuntu-drivers autoinstall
sudo reboot

1.4 工作空间创建与环境验证

工作空间是 ROS2 项目的组织方式。我习惯用 ros2_ws 这个名字，简单明了。

# 创建工作空间
mkdir -p ~/ros2_ws/src
cd ~/ros2_ws
colcon build

# 设置工作空间环境变量
echo "source ~/ros2_ws/install/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

验证环境是否正常，我一般跑两个小测试：

测试 1：ROS2 通信

# 终端1：启动 talker
ros2 run demo_nodes_cpp talker

# 终端2：启动 listener
ros2 run demo_nodes_py listener

如果能看到「I heard: Hello World」之类的输出，说明 ROS2 通信正常。

测试 2：Gazebo 启动

# 启动 Gazebo Fortress
ign gazebo empty.sdf

应该会弹出一个 3D 仿真窗口，里面有一个空白的世界。你可以用鼠标拖拽视角，看看是否流畅。

我的经验：如果 Gazebo 启动很慢，或者加载模型时卡住，多半是网络问题。Gazebo 启动时会从在线数据库拉取模型。你可以设置离线模式，或者提前下载常用模型包。

1.5 本章知识体系

下面这张图，是我梳理的本章核心逻辑。你看一眼，就能明白这三者之间的关系：

1.6 常见问题与解决

问题现象	可能原因	解决方法
Gazebo 启动黑屏	显卡驱动未安装或版本不对	运行 `nvidia-smi` 检查，安装对应驱动
colcon build 报错	缺少依赖包	运行 `rosdep install --from-paths src --ignore-src -r -y`
ROS2 命令找不到	环境变量未 source	检查 `~/.bashrc` 中是否有 source 语句
Gazebo 加载模型慢	在线拉取模型网络慢	设置 `export IGNITION_MODEL_PATH=~/models` 使用本地模型

好了，环境搭完，你可以试着跑一下 ign gazebo，看看那个空荡荡的仿真世界。别嫌它简单——下一章我们就要往里面放机器人了。

📚 课程目录

第一章：Gazebo与ROS2环境搭建

1.1 Ubuntu 22.04 系统安装

1.2 ROS2 Humble 安装

1.3 Gazebo Fortress 安装

1.4 工作空间创建与环境验证

1.5 本章知识体系

1.6 常见问题与解决