第二章：环境搭建——ROS2 Humble安装、Nav2源码编译、依赖安装、TurtleBot3仿真环境搭建

说实话，做导航调参这件事，最怕的不是参数调不好，而是环境没搭对。我见过太多同学花了两周时间调参数，最后发现是安装的Nav2版本和ROS2对不上号。嗯，这一章我们就来把地基打牢。

本章核心目标：搭建一个纯净、可复现的Nav2开发环境。所有操作均在Ubuntu 22.04 + ROS2 Humble下完成。

2.1 ROS2 Humble 安装——选对版本很重要

ROS2的版本和Ubuntu是绑定的。Humble对应Ubuntu 22.04，这是目前最稳定的组合。我个人习惯用apt安装，干净利落。

# 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 $(. /etc/os-release && echo $UBUNTU_CODENAME) main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/ros2.list > /dev/null

# 3. 安装桌面版（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

我的小建议：安装完成后，务必运行 ros2 run demo_nodes_cpp talker 和 ros2 run demo_nodes_py listener 测试一下。如果能看到数据在跑，说明安装成功。我曾经在虚拟机里装过，网络配置不对导致节点通信失败，折腾了半天才发现是NAT模式的问题——换成桥接模式就好了。

2.2 Nav2 源码编译——为什么要从源码装？

你可能会问：直接用apt安装Nav2不行吗？行，但不推荐。原因有三：

调试需要：调参时经常要改源码里的参数默认值，apt装的是二进制，改不了。
版本控制：源码编译可以锁定特定commit，避免团队环境不一致。
学习价值：读源码是进阶的必经之路。

下面是我整理的编译步骤，踩过坑之后总结出来的。

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

# 2. 克隆Nav2源码（推荐使用humble分支）
git clone https://github.com/ros-planning/navigation2.git --branch humble

# 3. 安装依赖
cd ~/nav2_ws
rosdep install -y -r -q --from-paths src --ignore-src --rosdistro humble

# 4. 编译（使用colcon）
colcon build --symlink-install

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

注意：编译过程中如果报错缺少某个依赖包，别慌。用 sudo apt install ros-humble-<包名> 补上就行。我遇到过最坑的是 nav2_msgs 依赖冲突，原因是之前用apt装过Nav2的二进制包。解决办法：sudo apt remove ros-humble-nav2-* 清理干净再编译。

2.3 依赖安装——少了哪个都不行

Nav2的依赖其实挺多的。除了rosdep自动解析的那些，还有几个需要手动装。我整理了一张表，方便你对照检查。

依赖包	安装命令	说明
Gazebo	`sudo apt install ros-humble-gazebo-ros-pkgs`	仿真环境必备
Navigation2	`sudo apt install ros-humble-navigation2`	可选，但建议装以便对比
Nav2 Bringup	`sudo apt install ros-humble-nav2-bringup`	启动文件依赖
TurtleBot3	`sudo apt install ros-humble-turtlebot3*`	仿真模型
Cartographer	`sudo apt install ros-humble-cartographer*`	建图算法（可选）

避坑指南：我曾经在装TurtleBot3时漏了 turtlebot3_msgs，结果仿真跑起来后话题一直收不到。用 ros2 topic list 一看，少了 /odom 和 /scan。补装后一切正常。所以装完后建议用 ros2 pkg list | grep turtlebot3 检查一下。

2.4 TurtleBot3 仿真环境搭建——让机器人动起来

仿真环境是调参的试验场。TurtleBot3在Gazebo里的表现和真实机器人非常接近，这也是我选它的原因。

# 1. 设置TurtleBot3模型
echo "export TURTLEBOT3_MODEL=burger" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

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

# 3. 另开终端，启动键盘控制
ros2 run turtlebot3_teleop teleop_keyboard

启动后你应该能看到一个带墙壁的仿真世界，中间停着一辆白色的小车。用键盘的 WASD 键可以控制它移动。如果小车不动，检查一下终端是否获得了焦点。

验证环境：运行 ros2 topic echo /scan，如果能看到激光雷达数据（一堆距离值在跳动），说明仿真环境搭建成功。这是Nav2导航的基础——没有激光数据，导航就是瞎子。

2.5 本章知识体系总览

下面这张图概括了本章搭建的完整环境结构。你可以把它当作一张地图，后续所有调参工作都在这个框架里进行。

说白了，整个环境就是一层叠一层：Ubuntu托着ROS2，ROS2上面跑着Nav2和TurtleBot3，依赖包像胶水一样把它们粘在一起。任何一个环节出问题，导航就跑不起来。所以，花点时间把环境搭扎实了，后面调参才能事半功倍。

最后检查清单：

✅ ros2 --version 输出 ros-humble
✅ colcon build 在 nav2_ws 中无报错
✅ ros2 launch turtlebot3_gazebo turtlebot3_world.launch.py 能正常启动
✅ ros2 topic list 能看到 /scan、/odom 等话题

全部通过？恭喜，你的环境搭建完成了！