2. 仿真环境搭建：Ubuntu系统配置、ROS2 Humble安装、Gazebo Fortress安装、环境变量与依赖检查

说实话，搭建仿真环境这件事，看着简单，但坑是真不少。我见过太多同学卡在环境配置上，一卡就是两三天。所以这一章，咱们把每一步都走扎实。

你想想看，具身智能的仿真联调，底层就靠三样东西：操作系统、中间件、仿真引擎。Ubuntu是地基，ROS2是神经，Gazebo是身体。哪个出问题，后面都跑不起来。

2.1 Ubuntu 22.04 系统配置

我个人习惯用Ubuntu 22.04 LTS桌面版。如果你用服务器版，后面调试可视化工具会多很多麻烦。

装完系统后，第一件事不是装ROS，而是换源。国内网络环境你懂的，不换源的话，一个包下载半小时。

# 备份原源
sudo cp /etc/apt/sources.list /etc/apt/sources.list.bak

# 替换为清华源（选一个快的就行）
sudo sed -i 's/archive.ubuntu.com/mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/g' /etc/apt/sources.list
sudo sed -i 's/security.ubuntu.com/mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/g' /etc/apt/sources.list

# 更新
sudo apt update && sudo apt upgrade -y

接下来装一些基础依赖。这些包后面编译ROS2包和Gazebo插件都会用到：

sudo apt install -y \
  build-essential \
  cmake \
  git \
  wget \
  curl \
  python3-pip \
  python3-venv \
  pkg-config \
  libssl-dev \
  libffi-dev \
  libncurses-dev \
  libyaml-dev

嗯，这里要注意：python3-pip 和 python3-venv 很多人会漏掉。我遇到过好几次，后面装colcon的时候报错，查了半天发现是pip没装。

2.2 ROS2 Humble 安装

ROS2 Humble 是2022年的LTS版本，支持到2027年。为什么选它？因为Gazebo Fortress只跟Humble和Iron搭配得好。Iron太新，社区包还不全。

安装方式我推荐用deb包，别自己编译。编译一次两小时，还不一定过。

# 设置locale
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

# 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

# 安装ROS2 Humble桌面版（包含rqt、rviz2等可视化工具）
sudo apt update
sudo apt install ros-humble-desktop -y

装完后，验证一下：

# 检查ROS2环境
source /opt/ros/humble/setup.bash
ros2 --version

# 跑个talker-listener测试
ros2 run demo_nodes_cpp talker &
ros2 run demo_nodes_cpp listener

如果能看到节点在收发消息，说明ROS2装好了。如果报错，多半是环境变量没source，或者网络源有问题。

2.3 Gazebo Fortress 安装

Gazebo Fortress 是Gazebo的第八代版本，代号Fortress。它跟ROS2 Humble是官方配对。

安装方式有两种：二进制安装和源码编译。我建议用二进制，省时间。

# 添加Gazebo源
sudo apt update
sudo apt install wget
sudo wget https://packages.osrfoundation.org/gazebo.gpg -O /usr/share/keyrings/gazebo-archive-keyring.gpg
echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/gazebo-archive-keyring.gpg] http://packages.osrfoundation.org/gazebo/ubuntu-stable $(lsb_release -cs) main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/gazebo-stable.list > /dev/null

# 安装Gazebo Fortress
sudo apt update
sudo apt install ignition-fortress -y

注意，这里包名叫 ignition-fortress，不是 gazebo-fortress。Gazebo从第六代开始改名Ignition，但社区还是习惯叫Gazebo。别搜错了包。

验证安装：

# 启动Gazebo服务端
ign gazebo --server --headless -v 4

# 如果能正常启动不报错，说明安装成功
# 再试试图形界面（如果有桌面环境）
ign gazebo -v 4

2.4 环境变量与依赖检查

装完三件套，最关键的步骤来了：配置环境变量。很多人装完就跑，结果ros2命令找不到，gazebo也启动不了。

我习惯把source命令写到 ~/.bashrc 里，这样每次开终端自动加载：

# 编辑 ~/.bashrc
echo 'source /opt/ros/humble/setup.bash' >> ~/.bashrc
echo 'source /usr/share/gazebo/setup.bash' >> ~/.bashrc

# 如果使用colcon编译工作空间，再加一句
echo 'source ~/ros2_ws/install/setup.bash' >> ~/.bashrc

# 重载配置
source ~/.bashrc

然后检查环境变量是否生效：

# 检查ROS2环境变量
echo $ROS_DISTRO
# 应该输出: humble

# 检查Gazebo环境变量
echo $IGN_GAZEBO_SYSTEM_PLUGIN_PATH
# 应该输出非空路径

# 检查Python环境
python3 -c "import rclpy; print('rclpy OK')"
python3 -c "import ignition; print('ignition OK')"

如果某个变量为空，说明source没成功。检查一下路径对不对，或者是不是有多个版本的ROS2冲突。

最后，做一个完整的依赖检查脚本，一键验证所有组件：

#!/bin/bash
# check_env.sh - 环境依赖检查脚本

echo "=== ROS2 检查 ==="
ros2 --version || echo "❌ ROS2 未安装"

echo "=== Gazebo 检查 ==="
ign gazebo --version || echo "❌ Gazebo 未安装"

echo "=== Python 包检查 ==="
python3 -c "import rclpy; print('✅ rclpy')" 2>/dev/null || echo "❌ rclpy"
python3 -c "import ignition; print('✅ ignition')" 2>/dev/null || echo "❌ ignition"
python3 -c "import numpy; print('✅ numpy')" 2>/dev/null || echo "❌ numpy"

echo "=== 环境变量检查 ==="
[ -n "$ROS_DISTRO" ] && echo "✅ ROS_DISTRO=$ROS_DISTRO" || echo "❌ ROS_DISTRO 未设置"
[ -n "$IGN_GAZEBO_SYSTEM_PLUGIN_PATH" ] && echo "✅ IGN_GAZEBO_SYSTEM_PLUGIN_PATH 已设置" || echo "❌ 未设置"

echo "=== 系统依赖检查 ==="
dpkg -l | grep -q "libignition" && echo "✅ libignition 已安装" || echo "❌ libignition 未安装"
dpkg -l | grep -q "libpython3" && echo "✅ libpython3 已安装" || echo "❌ libpython3 未安装"

把这个脚本保存为 check_env.sh，运行 bash check_env.sh。如果所有项都打勾，恭喜你，环境搭好了。

2.5 知识体系总览

下面这张图，把整个环境搭建的依赖关系画清楚了。你照着这个结构检查，不会漏项。

这张图里，从上到下是依赖关系。Ubuntu在最底层，上面是ROS2和Gazebo，再往上是各自的组件，最后通过环境变量串联起来。你检查环境时，也按这个顺序来：先看系统，再看中间件，最后看组件和变量。