第2章：ROS2基础与环境搭建

各位同学，欢迎来到第二章。上一章我们聊了整体架构，这一章咱们得先把家伙事儿备齐了。

ROS2 Humble，这是咱们整个系统的地基。我见过太多人一上来就急着写代码，结果环境没配好，折腾半天全白费。别急，咱们一步步来。

2.1 为什么选ROS2 Humble？

ROS2版本不少，Foxy、Galactic、Humble、Iron...为什么我推荐Humble？

说白了，Humble是目前最稳的长期支持版（LTS），2024年5月才发布，支持到2029年。你想想看，咱们这个课程涉及MoveIt和Nav2，这两个大项目对ROS2版本的依赖很敏感。我去年帮一个客户调试抓取系统，他用的是Rolling版本，结果MoveIt2的某个API突然变了，折腾了两天才找到原因。

所以，听我的，用Humble，省心。

  系统要求： Ubuntu 22.04 LTS + ROS2 Humble。别问能不能用Windows，问就是不能。

2.2 安装ROS2 Humble

安装过程其实不复杂，但有几个坑我得提前告诉你。

2.2.1 设置语言环境

先确保你的Ubuntu 22.04语言环境是UTF-8。我习惯这样检查：

locale  # 看看有没有zh_CN.UTF-8或en_US.UTF-8
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

嗯，这里要注意，如果你用的是中文系统，后面编译时有些日志会乱码。我个人建议用英文环境，省得后面排查问题还要猜日文。

2.2.2 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
sudo apt update

我曾经遇到过一个问题：curl下载ros.key时网络超时。如果你也遇到，试试挂个代理，或者直接手动下载放到对应目录。

2.2.3 安装桌面版（推荐）

sudo apt install ros-humble-desktop

这个包包含了Rviz2、Gazebo、各种常用工具。大概2-3GB，喝杯咖啡等一会儿。

小技巧： 如果你硬盘空间紧张，可以只装ros-humble-ros-base，但后面做可视化调试会缺工具。我建议一步到位。

2.2.4 配置环境变量

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

验证一下：

ros2 --version

如果看到类似 ros2 humble 的版本信息，恭喜你，装好了。

注意： 如果你同时装了ROS1，记得在.bashrc里只source一个版本，否则会冲突。我见过有人两个都source，结果ros2命令调成了ros1的，查了半天。

2.3 工作空间创建与Colcon编译

环境装好了，接下来咱们得建个工地——工作空间。

2.3.1 创建工作空间

mkdir -p ~/robot_ws/src
cd ~/robot_ws

这个 robot_ws 就是咱们整个项目的大本营。src目录放源码，build和install目录由编译工具自动生成。

2.3.2 安装Colcon

ROS2的编译工具是Colcon，取代了ROS1的Catkin。说实话，Colcon比Catkin快多了，尤其是增量编译时。

sudo apt install python3-colcon-common-extensions

2.3.3 第一个测试包

咱们先建一个最简单的包，验证整个流程：

cd ~/robot_ws/src
ros2 pkg create test_pkg --build-type ament_cmake
cd ~/robot_ws
colcon build

编译完成后，你会看到build、install、log三个目录。记得source一下：

source install/setup.bash

  核心概念： 每次打开新终端，或者修改了代码重新编译后，都要source一下install/setup.bash。我习惯在.bashrc里加一行source ~/robot_ws/install/setup.bash，省得每次手动敲。

2.4 话题与服务基础

ROS2的核心通信机制就两个：话题（Topic）和服务（Service）。

你可以把话题想象成「广播电台」——发布者一直发，订阅者想听就听，双方不需要认识。服务则是「打电话」——你打过去，对方接，你问一句他答一句，一次性的。

2.4.1 话题实战

咱们用命令行感受一下：

# 终端1：启动一个发布者，每秒发一次"hello"
ros2 topic pub /chatter std_msgs/msg/String "data: 'Hello from robot'" --rate 1

# 终端2：订阅这个话题
ros2 topic echo /chatter

你会看到终端2不断收到消息。这就是话题通信。

我在项目中常用 ros2 topic list 查看所有话题，用 ros2 topic info /chatter 看发布者和订阅者数量。调试时特别好用。

2.4.2 服务实战

服务是一问一答的模式。ROS2内置了一个例子：

# 终端1：启动服务端
ros2 run examples_rclcpp_minimal_service service_main

# 终端2：调用服务
ros2 service call /add_two_ints example_interfaces/srv/AddTwoInts "{a: 5, b: 3}"

你会收到返回结果 sum: 8。

经验之谈： 在MoveIt里，规划路径用的是「动作（Action）」——它是话题和服务的结合体。但底层通信还是基于话题和服务。所以，把这两个搞明白，后面学Action就轻松了。

2.5 本章知识体系

下面这张图总结了咱们这一章的核心内容：

2.6 常见问题与避坑

问题	原因	解决方法
colcon build报错找不到包	依赖没装全	`rosdep install --from-paths src --ignore-src -r -y`
ros2 topic echo没反应	话题名拼写错误	用`ros2 topic list`确认准确名称
source后还是找不到命令	bashrc没生效	手动执行`source ~/.bashrc`或重启终端
编译速度慢	没开并行编译	`colcon build --parallel-workers 4`

我曾经踩过的坑： 有一次我忘了source工作空间，直接运行自己写的节点，结果一直报「找不到可执行文件」。我以为是代码写错了，查了半小时，最后发现就是没source。从那以后，我每次编译完第一件事就是 source install/setup.bash。

2.7 本章小结

这一章咱们干了三件事：

装好了ROS2 Humble，配好了环境
建了工作空间，学会了Colcon编译
动手试了话题和服务，感受了ROS2的通信方式

这些东西看着基础，但后面所有章节都建立在它们之上。尤其是话题和服务，你后面写MoveIt的规划请求、Nav2的导航指令，本质上都是在操作这些通信机制。

嗯，环境搭好了，下一章咱们开始让机器人动起来。