第2章 ROS2与开发环境搭建

说实话，每次带新人入门，我最怕的就是环境搭建这一步。明明代码逻辑都懂，结果卡在安装配置上，一折腾就是半天。我自己刚接触ROS2那会儿也踩过不少坑——版本选错、依赖冲突、Gazebo死活打不开……所以这一章，我打算把那些容易翻车的地方都给你点出来。

2.1 ROS2 Humble 安装

ROS2 的版本很多，但咱们这门课选的是 Humble Hawksbill。为什么是它？因为 Humble 是长期支持版（LTS），到 2027 年都有人维护。我个人的习惯是：做项目能用 LTS 就别追新，稳定压倒一切。

安装前先确认你的 Ubuntu 版本——Humble 官方推荐 Ubuntu 22.04 (Jammy)。如果你还在用 20.04，那得装 Galactic 或者干脆升级系统。别问我怎么知道的，我曾经在一台 20.04 上硬装 Humble，结果依赖打到怀疑人生。

            核心步骤（一句话版）： 设置源 → 安装 → 配置环境变量 → 验证。
        

打开终端，逐条执行以下命令：

# 1. 设置 locale（确保 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

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

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

# 5. 验证安装
ros2 --version

安装桌面版会包含 rviz2、Gazebo 等常用工具，省得后面一个个补。如果你硬盘吃紧，可以装 ros-humble-ros-base，但后续很多功能得自己加。

安装过程中如果遇到「无法定位软件包」之类的错误，八成是源没配好。检查一下 /etc/apt/sources.list.d/ros2.list 里的内容，我遇到过好几次因为网络问题导致 key 没导入成功。

2.2 工作空间创建

工作空间（workspace）说白了就是你放代码、编译代码的文件夹。ROS2 里最常用的是 colcon 工作空间。我第一次用 catkin 转 colcon 时还不太习惯，但用顺手之后发现 colcon 的编译输出清晰多了。

创建一个标准的工作空间：

mkdir -p ~/ros2_ws/src
cd ~/ros2_ws
colcon build

编译完成后，你会看到 build、install、log 三个文件夹。每次编译完别忘了 source 一下：

source ~/ros2_ws/install/setup.bash

我个人习惯把这条命令也加到 ~/.bashrc 里，这样每次打开终端就不用重复 source 了。但要注意——如果你同时有多个工作空间，source 的顺序会影响包查找优先级，容易出幺蛾子。

            小技巧： 用 echo $COLCON_PREFIX_PATH 可以查看当前 source 了哪些工作空间。如果发现路径不对，检查一下 .bashrc 里有没有重复 source。
        

2.3 常用命令行工具

ROS2 的命令行工具比 ROS1 统一了不少，都是以 ros2 开头。我整理了一张速查表，平时记不住就翻出来看：

命令	作用	示例
`ros2 run`	运行一个节点	`ros2 run turtlesim turtlesim_node`
`ros2 node list`	列出当前所有节点	`ros2 node list`
`ros2 topic list`	列出所有话题	`ros2 topic list`
`ros2 topic echo`	打印话题数据	`ros2 topic echo /turtle1/pose`
`ros2 service list`	列出所有服务	`ros2 service list`
`ros2 param list`	列出节点参数	`ros2 param list /turtlesim`
`colcon build`	编译工作空间	`colcon build --packages-select my_pkg`

这些命令看着简单，但调试的时候特别管用。我记得有一次导航跑起来后机器人不动，我用 ros2 topic echo /cmd_vel 一看，发现速度指令全是零——原来是路径规划节点没启动。这种问题，光看代码很难发现，但命令行一查就露馅了。

2.4 Gazebo 与 Rviz2 安装

Gazebo 和 Rviz2 是咱们这门课的左膀右臂。Gazebo 负责仿真物理世界，Rviz2 负责可视化数据。如果你装的是 ros-humble-desktop，这两个工具已经包含在内了。验证一下：

# 启动 Gazebo（可能需要等一会儿）
gazebo --version

# 启动 Rviz2
rviz2

如果 Gazebo 启动后一片空白或者闪退，大概率是显卡驱动的问题。我自己的笔记本是 NVIDIA 卡，曾经被双显卡切换坑过——Gazebo 默认用集成显卡跑，卡成 PPT。解决办法是在启动命令前加 __GLX_VENDOR_LIBRARY_NAME=nvidia，或者直接在 NVIDIA 设置里把 Gazebo 设为高性能模式。

Gazebo 启动时如果报错 [Err] [Server.cc:105] Unable to open /usr/share/gazebo-11/worlds/empty.world，说明 Gazebo 数据路径没配好。执行 export GAZEBO_MODEL_PATH=/usr/share/gazebo-11/models 可以临时解决，永久解决就加到 ~/.bashrc 里。

Rviz2 相对省心一些，基本开箱即用。第一次打开时界面是空的，别慌——在左下角「Add」按钮里添加你需要的显示插件，比如 RobotModel、LaserScan、Map 等等。后面几章我们会一步步把它喂饱。

建议装一个 ros-humble-gazebo-ros-pkgs，这是 Gazebo 和 ROS2 之间的桥梁。没有它，Gazebo 里的传感器数据就发不到 ROS2 话题上。安装命令：sudo apt install ros-humble-gazebo-ros-pkgs

好了，环境搭到这步，你已经有了一个能跑 ROS2、能仿真、能可视化的基础平台。