2. 环境搭建：ROS2 Humble安装、Nav2源码编译、机械臂仿真环境搭建

说实话，做机器人开发最怕什么？不是算法调不通，而是环境搭到一半崩了，然后重装系统。我这些年至少重装了七八次Ubuntu，踩过的坑比写过的代码还多。

这一章，咱们就把环境一次搞定。我会把每一步的关键点都讲清楚，尤其是那些容易翻车的地方。

2.1 ROS2 Humble 安装

ROS2的版本很多，为什么选Humble？因为它是个长期支持版，到2027年才结束维护。做项目最怕版本过期，你想想看，辛辛苦苦搭的环境，两年后不支持了，多闹心。

安装步骤其实不复杂，但我建议你按这个顺序来：

1. 设置编码：确保系统支持UTF-8
2. 添加源：把ROS2的软件源加到系统里
3. 安装核心包：我一般装desktop版本，工具链全
4. 配置环境变量：每次开终端都要source一下

# 1. 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

# 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ROS2 Humble Desktop
sudo apt update
sudo apt install ros-humble-desktop

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

2.2 Nav2 源码编译

为什么要源码编译？直接用apt安装不香吗？

嗯，这里有个实际原因。我在做机械臂导航项目时，需要修改Nav2的局部规划器参数。如果用二进制包，改起来很麻烦。源码编译的话，想改哪里改哪里。

编译Nav2之前，先把依赖装好：

sudo apt install ros-humble-nav2-* ros-humble-slam-toolbox
sudo apt install ros-humble-turtlebot3-*

然后拉源码编译：

mkdir -p ~/nav2_ws/src
cd ~/nav2_ws/src
git clone https://github.com/ros-planning/navigation2.git --branch humble
cd ~/nav2_ws
colcon build --symlink-install

编译时间取决于你的电脑配置。我用的i7-12700，大概15分钟。如果你用笔记本，建议插上电源，别编译到一半没电了——别问我怎么知道的。

2.3 机械臂仿真环境搭建

机械臂导航和轮式机器人最大的区别是什么？轮式机器人只需要考虑平面移动，机械臂要考虑的是——整个工作空间。

所以我们需要两个核心工具：

• MoveIt2：负责运动规划和碰撞检测
• Gazebo：提供物理仿真环境

2.3.1 安装MoveIt2

MoveIt2是ROS2版本的MoveIt。安装方式有两种：

我个人建议先用二进制装，跑通流程再说。等后面需要调参数了，再切源码。

2.3.2 安装Gazebo

Gazebo现在和ROS2的集成做得不错。安装命令很简单：

sudo apt install ros-humble-gazebo-ros-pkgs
sudo apt install ros-humble-gazebo-ros2-control

2.3.3 搭建完整的仿真工作空间

好了，现在我们把所有东西整合到一起。我习惯建一个独立的工作空间：

mkdir -p ~/arm_nav_ws/src
cd ~/arm_nav_ws/src

# 克隆机械臂描述文件（以UR5e为例）
git clone https://github.com/UniversalRobots/Universal_Robots_ROS2_Description.git

# 克隆MoveIt2配置
git clone https://github.com/ros-planning/moveit2_tutorials.git

# 克隆Gazebo仿真配置
git clone https://github.com/ros-simulation/gazebo_ros2_control.git

cd ~/arm_nav_ws
colcon build

编译完成后，启动仿真环境：

source install/setup.bash
ros2 launch ur5e_moveit_config ur5e_gazebo.launch.py

如果一切顺利，你会看到Gazebo里出现一个UR5e机械臂，MoveIt2的RViz界面也同时打开。

2.4 本章知识体系

下面这张图，是我做这个课程时画的。它把整个环境搭建的脉络理清楚了：

2.5 环境验证清单

装完别急着往下走。我建议你按这个清单检查一遍：

1. ROS2通信测试：开两个终端，一个跑ros2 run demo_nodes_cpp talker，另一个跑ros2 run demo_nodes_cpp listener，能看到数据收发就算通
2. Nav2编译测试：运行ros2 launch nav2_bringup tb3_simulation_launch.py，能看到TurtleBot3在Gazebo里跑起来
3. MoveIt2测试：运行ros2 launch moveit2_tutorials demo.launch.py，RViz里能拖拽机械臂