ROS2 环境搭建

本教程提供两种方式来搭建 Ubuntu20.04/22.04 + ROS1 开发环境：

  • 方式一：导入虚拟机镜像（推荐） → 最快上手，内置完整环境
  • 方式二：自定义安装环境 → 从零开始搭建，适合需要灵活定制的用户

方式一：导入虚拟机镜像

适用案例功能：使用ROS2或者MoveIt2

注意： 为了降低环境搭建难度，我们将给出 Linux系统镜像（Ubuntu 22.04）、Virtual Box安装包以及其扩展包。 接下来将教导大家如安装Virtual Box以及导入Linux系统镜像（默认密码为123）。 已内置环境： ROS2 humble + MoveIt2 + Git + pymycobot + mycobot_ros2

1 安装虚拟机

当然，如果您已经拥有您的虚拟机，您可以跳过该步骤。

我们选择下载Virtual box，因为它是免费的。

2 下载Linux系统镜像

点击下载：Linux ubuntu22.04

3 导入Linux系统镜像

注意: 导入方式可参考ubuntu 20.04系统的导入方式

在Virtual Box界面中点击 管理 -> 导入虚拟电脑 -> 选择虚拟镜像 -> 选择安装路径并进行导入，如下安装即可。

等待镜像导入即可，如下图即为安装成功。

然后启动系统即可，默认密码为 123

4 更新pymycobot

为了能使用最新的机械臂驱动库，请打开终端执行下面命令更新：

pip3 install pymycobot --upgrade

5 更新mycobot_ros2

为了保证用户能及时使用最新的官方包，可以通过文件管理器进入/home/u22/catkin_ws/src文件夹，打开控制台终端（ 快捷键 Ctrl+Alt+T ) ，输入以下命令进行更新：

# 克隆github上的代码
cd ~/colcon_ws/src
# 删除原来的mycobot_ros2包
sudo rm -rf mycobot_ros2

git clone --depth 1 https://github.com/elephantrobotics/mycobot_ros2.git 
cd ..     # 回到工作区
colcon build # 在工作区中构建代码
source install/setup.bash # 添加环境变量

为了减少编译时间，可以单独编译某个功能包，其中 package_name 是具体的功能包名称，请根据实际进行修改。

cd ~/colcon_ws
colcon build --packages-select package_name
source install/setup.bash

方式二：自定义安装环境

1 虚拟机安装

注意： 安装虚拟机系统时，请安装Ubuntu 20.04 版本的系统，安装方法与 ubuntu 18.04 一致。若使用moveIt2的功能，需要安装 Ubuntu 22.04 版本的系统。

在 Linux 中安装不同版本的 Ubuntu 系统，具体安装方法请参阅 6.2 ROS1 环境搭建 章节。

2 ROS2 安装

要构建基本的开发环境，您需要安装机器人操作系统 ROS2 和 git 版本管理器。下面将介绍安装方法和过程。

2.1 选择版本

ROS2 和 ubuntu 之间有一一对应的关系。不同版本的 ubuntu 对应不同版本的 ROS2。参考网站如下：http://docs.ros.org/en/foxy/Releases.html

这里给出对应 Ubuntu 支持的 ROS2 版本:

ROS2 版本 发布日期 维护截止日期 Ubuntu 版本
Foxy 2020 年 6 月 5 日 2023 年 5 月 Ubuntu 20.04(Focal Fossa)
Galactic 2021 年 5 月 23 日 2022 年 11 月 Ubuntu 20.04(Focal Fossa)
Humble 2022 年 5 月 23 日 2027 年 5 月 Ubuntu 22.04(Jammy Jellyfish)

请根据自己安装的 Ubuntu 版本进行对应 ROS2 版本的安装

如果版本不同，下载将会失败.在这里我们选择的系统为 Ubuntu 20.04 (推荐), 对应 ROS2 版本为 ROS2 Foxy

NOTE: 目前我们不提供 windows 安装 ROS2 的任何参考, 若有需要请参考 http://docs.ros.org/en/foxy/Installation/Alternatives/Windows-Development-Setup.html

2.2 开始安装

1 添加源

Ubuntu 本身的软件源列表中没有 ROS2 的软件源，所以需要先将 ROS2 软件源配置到软件列表仓库中，才能下载 ROS2 。打开一个控制台终端(快捷键Ctrl+Alt+T),输入如下指令：

  • 官方源：
echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg] http://packages.ros.org/ros2/ubuntu $(source /etc/os-release && echo $UBUNTU_CODENAME) main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/ros2.list > /dev/null
  • 若下载速度缓慢，推荐就近选择一个镜像源替换上面的命令。例如，huawei cloud 为：
echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture)] https://repo.huaweicloud.com/ros2/ubuntu/ $(lsb_release -cs) main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/ros2.list > /dev/null
2 设置秘钥

配置公网秘钥,这一步是为了让系统确认我们的路径是安全的的，这样下载文件才没有问题，不然下载后会被立刻删掉：

sudo apt install curl gnupg2 -y
curl -s https://gitee.com/ohhuo/rosdistro/raw/master/ros.asc | sudo apt-key add -
3 安装

在加入了新的软件源后，需要更新软件源列表，打开一个控制台终端(快捷键Ctrl+Alt+T),输入如下指令：

sudo apt-get update

执行安装 ROS2，打开一个控制台终端(快捷键Ctrl+Alt+T),请按照自己的 Ubuntu 版本选择输入以下指令：

# Ubuntu 20.04 foxy版本
sudo apt install ros-foxy-desktop

# Ubuntu 20.04 galactic版本
sudo apt install ros-galactic-desktop

# Ubuntu 22.04 humble版本
sudo apt install ros-humble-desktop

安装过程耗时比较长，需要耐心等待

安装完成后刷新环境变量：

source /opt/ros/foxy/setup.bash

2.3 设置 ros2 环境

为了避免每次关掉终端窗口后都需要重新生效 ROS2 功能路径，我们可以把路径配置到环境变量中，这样在每次打开新的终端时便可自动生效 ROS2 功能路径，在终端依次执行以下命令，打开一个控制台终端(快捷键Ctrl+Alt+T)执行以下命令：

# Ubuntu 20.04 foxy版本
# 将 ros 环境加入到当前控制台的环境变量
echo "source /opt/ros/foxy/setup.bash" >> ~/.bashrc

# Ubuntu 20.04 galactic版本
echo "source /opt/ros/galactic/setup.bash" >> ~/.bashrc

# Ubuntu 22.04 humble版本
echo "source /opt/ros/humble/setup.bash" >> ~/.bashrc

source ~/.bashrc

2.4 安装 ROS2 额外依赖项

在终端输入以下命令安装 ROS2 额外依赖项，打开一个控制台终端(快捷键Ctrl+Alt+T)：

sudo apt install python3-argcomplete -y

sudo apt install ros-foxy-xacro

sudo apt-get install python3-colcon-common-extensions

# Ubuntu 20.04 foxy版本
sudo apt install ros-foxy-joint-state-publisher-gui

# Ubuntu 20.04 galactic版本
sudo apt install ros-galactic-joint-state-publisher-gui

# Ubuntu 22.04 humble版本
sudo apt install ros-humble-joint-state-publisher-gui

2.5 验证安装

为了验证 ROS2 是否安装成功，打开一个控制台终端(快捷键Ctrl+Alt+T)，在终端执行以下命令：

ros2

当显示如下界面，则表示 ROS2 安装成功

3 MoveIt2 安装

注意： 这里仅提供 ubuntu 22.04系统的安装方式

MoveIt2 是 ros2 中一系列移动操作的功能包的组成，主要包含运动规划，碰撞检测，运动学，3D 感知，操作控制等功能。

3.1 更新软件源列表

打开一个控制台终端(快捷键Ctrl+Alt+T)，在终端窗口输入以下命令，以更新软件源列表：

sudo apt update

3.2 安装 MoveIt2

sudo apt-get install ros-humble-moveit

sudo apt install ros-humble-ros2-control ros-humble-ros2-controllers ros-humble-joint-trajectory-controller ros-humble-joint-state-broadcaster

4 git 安装

4.1 更新软件源清单

打开控制台终端（快捷键：Ctrl+Alt+T），在终端窗口输入以下命令，更新软件源代码列表：

sudo apt-get update

4.2 安装 git

打开控制台终端（快捷键：Ctrl+Alt+T），在终端窗口输入以下命令，执行 git 的安装：

sudo apt-get install git

4.3 验证安装

阅读 git 版本，打开控制台终端（快捷键：Ctrl+Alt+T），在终端窗口输入以下命令：

git --version

在终端中可以显示如下的 git 版本号，即安装成功。

5 mycobot_ros2 安装

mycobot_ros2 是 Elephant Robotics 推出的 ROS2 软件包，适用于其 mycobot 系列桌面六轴机械臂。

Project address: http://github.com/elephantrobotics/mycobot_ros2

5.1 前提

在安装包之前，请保证拥有 ros2 工作空间。

这里我们给出创建工作空间的样例命令，打开一个控制台终端(快捷键Ctrl+Alt+T)，在命令行输入以下命令：

mkdir -p ~/colcon_ws/src  # 创建文件夹
cd ~/colcon_ws
colcon build  # 编译工作空间

添加工作空间的环境

官方默认的 ROS2 工作空间是 colcon_ws。

echo "source ~/colcon_ws/install/setup.bash" >> ~/.bashrc

source ~/.bashrc

5.2 安装

NOTE：

  • 本包依赖于 ROS2 和 MoveIT2，使用前确保以成功安装 ROS2 和 MoveIT2。
  • 本包与真实机械臂的交互依赖于 PythonApi - pymycobot
  • Api 项目地为：https://github.com/elephantrobotics/pymycobot

  • 快速安装：pip install pymycobot --upgrade

    执行 pip install pymycobot --upgrade 命令时，若出现如下图错误提示：

    在提示符下输入以下命令安装 pip

    sudo apt install python3-pip

pip 安装完成后，终端再次执行

pip install pymycobot --upgrade

  • 安装方式依赖于 Git，请确保电脑中已安装 Git。

  • 请根据不同的ROS2版本选择下载不同的分支代码：

    • Ubuntu 20.04 / ROS2 Foxy - branch foxy

    • Ubuntu 20.04 / ROS2 Galactic - branch galactic

    • Ubuntu 22.04 / ROS2 Humble - branch humble

官方默认的 ROS2 工作区是 colcon_ws。

cd colcon_ws/src  # 进入工作区的src文件夹中
# 针对 humble 分支
git clone -b humble --depth 1 https://github.com/elephantrobotics/mycobot_ros2.git
# 针对 foxy 分支
git clone -b foxy --depth 1 https://github.com/elephantrobotics/mycobot_ros2.git
# 针对 galactic 分支
git clone -b galactic --depth 1 https://github.com/elephantrobotics/mycobot_ros2.git
cd ..       # 返回工作区
colcon build --symlink-install # 构建工作区中的代码，--symlink-install：避免每次调整 python 脚本时都需要重新编译
source install/setup.bash # 添加环境变量

为了减少编译时间，可以单独编译某个功能包，其中 package_name 是具体的功能包名称，请根据实际进行修改。

cd ~/colcon_ws
colcon build --packages-select package_name
source install/setup.bash

至此 ROS2 环境搭建完成，ROS2 的使用请参考 ROS2 基础知识 or ROS2 基础功能

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