2、ROS2基础与环境搭建：ROS2 Humble安装、工作空间创建、节点与话题通信机制、launch文件编写

好，咱们直接进入正题。这一章是整门课的基石，说白了就是先把“厨房”搭好，后面才能炒菜。ROS2 Humble是目前最稳定的长期支持版本，我个人建议新手直接选它，别折腾其他版本。

2.1 ROS2 Humble 安装：别踩我踩过的坑

安装其实不复杂，但有几个细节容易翻车。我当年第一次装ROS2的时候，就因为源没选对，折腾了一下午。

安装步骤其实就四步，我帮你梳理清楚：

1. 设置语言环境：确保系统支持UTF-8
2. 添加ROS2源：用官方源或者国内镜像源（推荐中科大或清华源）
3. 安装桌面版：sudo apt install ros-humble-desktop
4. 配置环境变量：把source命令加到.bashrc里

# 设置语言环境
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

# 添加ROS2源（以官方源为例）
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

# 安装桌面版（包含所有常用工具）
sudo apt update
sudo apt install ros-humble-desktop

# 配置环境变量（每次打开终端自动加载）
echo "source /opt/ros/humble/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

2.2 工作空间创建：你的代码仓库

工作空间（Workspace）说白了就是你的项目文件夹。ROS2里最常用的是colcon工作空间。我习惯把它建在~/ros2_ws下面，好找。

# 创建工作空间
mkdir -p ~/ros2_ws/src
cd ~/ros2_ws
colcon build

# 每次编译后记得source一下
source install/setup.bash

这里有个坑——每次修改代码后都要重新编译。我曾经忘了编译，调试了半天才发现代码根本没更新。嗯，这种低级错误犯一次就够了。

2.3 节点与话题通信机制：ROS2的灵魂

ROS2的核心思想就是“节点”和“话题”。你可以把节点想象成一个独立的小程序，话题就是它们之间传递消息的“管道”。

举个例子：一个摄像头节点发布图像数据到/camera/image话题，一个显示节点订阅这个话题，就能看到画面了。节点之间完全解耦，互不依赖。

2.3.1 创建一个简单的发布者节点

咱们用Python写一个最简单的发布者，每秒发一次“Hello ROS2”。

# talker.py
import rclpy
from rclpy.node import Node
from std_msgs.msg import String

class TalkerNode(Node):
    def __init__(self):
        super().__init__('talker')
        self.publisher = self.create_publisher(String, 'chatter', 10)
        self.timer = self.create_timer(1.0, self.timer_callback)
        self.get_logger().info('Talker节点已启动')

    def timer_callback(self):
        msg = String()
        msg.data = 'Hello ROS2'
        self.publisher.publish(msg)
        self.get_logger().info(f'发布: {msg.data}')

def main(args=None):
    rclpy.init(args=args)
    node = TalkerNode()
    rclpy.spin(node)
    node.destroy_node()
    rclpy.shutdown()

if __name__ == '__main__':
    main()

2.3.2 创建订阅者节点

# listener.py
import rclpy
from rclpy.node import Node
from std_msgs.msg import String

class ListenerNode(Node):
    def __init__(self):
        super().__init__('listener')
        self.subscription = self.create_subscription(
            String, 'chatter', self.listener_callback, 10)
        self.get_logger().info('Listener节点已启动')

    def listener_callback(self, msg):
        self.get_logger().info(f'收到: {msg.data}')

def main(args=None):
    rclpy.init(args=args)
    node = ListenerNode()
    rclpy.spin(node)
    node.destroy_node()
    rclpy.shutdown()

if __name__ == '__main__':
    main()

2.4 Launch文件编写：一键启动所有节点

手动启动每个节点太麻烦了。Launch文件就是帮你一键启动所有相关节点，还能配置参数。ROS2的Launch文件用Python写，比ROS1的XML灵活多了。

# talker_listener.launch.py
from launch import LaunchDescription
from launch_ros.actions import Node

def generate_launch_description():
    return LaunchDescription([
        Node(
            package='my_package',
            executable='talker',
            name='talker_node',
            output='screen'
        ),
        Node(
            package='my_package',
            executable='listener',
            name='listener_node',
            output='screen'
        ),
    ])

启动方式很简单：

ros2 launch my_package talker_listener.launch.py

2.5 知识体系总览

下面这张图帮你理清本章的核心逻辑。从安装到实战，每一步都是环环相扣的。

这张图把本章的知识点串起来了。你从安装开始，一步步走到Launch文件，就掌握了ROS2开发的基本流程。我在实际项目中，这套流程用了不下百次，非常稳定。

好了，这一章的内容就到这里。环境搭好了，下一章咱们就可以开始写真正的传感器驱动了。记住，基础打牢了，后面才飞得起来。