【ROS2 自动驾驶学习】02-安装ROS2及其配套工具

一、设置语言环境

二、添加存储库

三、添加软件源

四、安装ROS2

五、配置环境

六、测试ROS2

七、安装一些工具

[7.1 terminator](#7.1 terminator)

[7.2 colcon工具](#7.2 colcon工具)

[7.3 tf工具](#7.3 tf工具)

[7.4 joint-state-publisher工具](#7.4 joint-state-publisher工具)

[7.5 urdf](#7.5 urdf)

八、安装三方库

[8.1 Eigen](#8.1 Eigen)

[8.2 yaml-cpp](#8.2 yaml-cpp)

[8.3 matplotlib](#8.3 matplotlib)

[8.4 osqp和osqp-eigen](#8.4 osqp和osqp-eigen)

一、设置语言环境

检查本地语言环境是否支持UTF-8编码，在控制台输入如下命令检查

bash 复制代码

locale

如下图，每1条都含有"UTF-8"就表示支持UTF-8编码

如果没有上图的输出，就需要输入如下指令使得系统支持UTF-8编码

二、添加存储库

打开"软件和更新"，勾选"社区维护的自由和开源软件"

三、添加软件源

在控制台中输入如下指令，更新软件源

bash 复制代码

sudo apt update

输入如下指令来利用apt工具从 Ubuntu 的官方软件源中下载并安装curl软件包

bash 复制代码

sudo apt install curl -y

输入如下指令来安全地从 ROS 官方 GitHub 仓库获取 GPG 密钥，并将其保存到系统的密钥环目录中。

bash 复制代码

sudo curl -sSL https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.key -o /usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg

输入如下指令，将ROS2的阿里云镜像源配置添加到系统的软件源列表中，同时指定架构、密钥验证和当前 Ubuntu 版本代号，确保后续apt命令能从正确的源下载适合当前系统的 ROS 2 软件包

bash 复制代码

echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg] \
https://mirrors.aliyun.com/ros2/ubuntu $(. /etc/os-release && echo $UBUNTU_CODENAME) main" | \
sudo tee /etc/apt/sources.list.d/ros2.list > /dev/null

输入上面的命令后可以在"/etc/apt/sources.list.d/"中找到"ros2.list"

打开"ros2.list"可以看到ROS2下载的源已经设置了

四、安装ROS2

输入如下3个指令，从已配置的软件源（之前添加的阿里云 ROS 2 镜像源）中下载并安装ROS2 Humble版本的桌面完整版

bash 复制代码

sudo apt update
sudo apt upgrade
sudo apt install ros-humble-desktop

五、配置环境

输入如下指令，可以帮助让用户在打开终端后，把ROS2的环境会自动配置好，用户可以直接使用ros2命令以及相关工具

bash 复制代码

echo "source /opt/ros/humble/setup.bash" >> ~/.bashrc

输入如下指令，Bash 会重新读取并执行.bashrc文件中的所有命令，可以使修改立即生效

bash 复制代码

source ~/.bashrc

执行后可以在主页按下Ctrl+H显示主页隐藏的文件夹，然后打开".bashrc"

可以看到已经进行了配置。这样每次打开新的终端窗口时，系统自动执行".bashrc"中的每一条命令，也就把"source /opt/ros/humble/setup.bash"一起执行了。

六、测试ROS2

输入如下指令，运行turtlesim软件包中的turtlesim_node节点，从而启动海龟仿真器。这个仿真器会创建一个图形界面，界面中有一只海龟，用户可以通过发布指令控制海龟在画布上移动。

bash 复制代码

ros2 run turtlesim turtlesim_node

如下图，表示我们已经成功安装了ROS2

此时我们再重新打开一个终端窗口，输入如下指令，就可以通过键盘的前后左右键来控制小乌龟移动了。

bash 复制代码

ros2 run turtlesim turtle_teleop_key

七、安装一些工具

7.1 terminator

输入如下指令来安装terminator

bash 复制代码

sudo apt install terminator

安装terminator后，再次打开终端后，我们就可以对终端进行水平、垂直分割，方便看到多个窗口的内容。

水平和垂直分割后如下所示。

7.2 colcon工具

输入如下指令来安装colcon工具。colcon 是 ROS 2 中官方推荐的构建工具，用于编译和管理 ROS 2 工作空间中的软件包。它集成了 CMake 和 Python 的构建系统，提供了更高效、更灵活的工作流。

bash 复制代码

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

7.3 tf工具

输入如下指令。

第1条指令用于安装tf工具。TF2 是 ROS 2 中用于管理和处理坐标系变换的核心框架，它能够跟踪机器人各部分（如传感器、关节、末端执行器等）之间的空间关系，并在不同坐标系之间进行实时转换。TF2 在机器人导航、定位、运动规划等任务中起着至关重要的作用。

第2条指令用于安装pip。通过python3-pip，用户可以方便地管理 Python 包，为后续开发或使用 Python 应用程序奠定基础。

第3条指令用于安装transform3d。这是一个专注于三维空间变换的 Python 库，提供了各种坐标变换、旋转矩阵、四元数等计算功能。

bash 复制代码

sudo apt install ros-humble-tf2-tools ros-humble-tf-transformations
sudo apt install python3-pip
pip3 install transforms3d

7.4 joint-state-publisher工具

输入如下指令来安装"joint-state-publisher"和"joint-state-publisher-gui"软件包。

joint-state-publisher：

自动生成机器人各关节的控制值（如角度）。

通过/joint_states话题发布这些值，供其他节点（如 RViz、控制器）使用。

适用于没有真实硬件的仿真环境，或需要手动控制关节的场景。

joint-state-publisher-gui是joint-state-publisher的图形化扩展，提供：

滑块界面：通过拖动滑块实时调整关节角度。

关节分组：可折叠 / 展开不同部位的关节（如手臂、腿部）。

自动生成：基于机器人模型自动识别可活动关节，并创建对应的控制滑块。

bash 复制代码

sudo apt install ros-humble-joint-state-publisher
sudo apt install ros-humble-joint-state-publisher-gui

7.5 urdf

输入如下指令来安装urdf。Xacro 是 ROS 中用于简化机器人模型描述的工具，它基于 XML 语法，允许使用变量、宏定义、条件语句等编程元素来创建更简洁、更易维护的机器人模型文件。Xacro 文件通常具有.xacro或.urdf.xacro扩展名，最终会被编译成标准的 URDF（Unified Robot Description Format）文件。

bash 复制代码

sudo apt install ros-humble-xacro

八、安装三方库

8.1 Eigen

访问"https://eigen.tuxfamily.org/"，点击"Eigen 3.4.0 released!"

点击链接

这里下载第1个

在Windows系统下载该压缩包后，这里通过共享文件夹的方式将压缩包共享到Ubuntu中。

提取压缩包

在"/home/chaochao/下载/"中打开终端窗口，然后输入如下指令将提取后文件夹移动到系统软件安装的位置"/usr/local/include/"

bash 复制代码

sudo mv eigen-3.4.0/ /usr/local/include/

8.2 yaml-cpp

可以通过访问https://github.com/jbeder/yaml-cpp下载源码。或通过输入如下指令安装：

bash 复制代码

sudo apt update
sudo apt install libyaml-cpp-dev

8.3 matplotlib

可以通过访问官网"Matplotlib --- Visualization with Python"下载。或通过如下指令下载：

bash 复制代码

# 方式1：（apt安装）
sudo apt update
sudo apt install python3-matplotlib

# 方式2：（pip安装）
pip3 install matplotlib

8.4 osqp和osqp-eigen

通过如下指令先确认gcc和cmake已经安装了。

bash 复制代码

gcc --version
cmake --version

在"主目录"中打开终端窗口，输入如下指令来安装git

bash 复制代码

sudo apt install git

再通过git克隆V1.0.0的osqp

bash 复制代码

git clone -b v1.0.0 https://github.com/osqp/osqp.git

通过git克隆V0.10.0的osqp-eigen

bash 复制代码

git clone -b v0.10.0 https://github.com/robotology/osqp-eigen.git

此时可以看到主目录中已经有"osqp"和"osqp-eigen"

输入如下指令进入"osqp"目录并创建"build"文件夹再进入"build"

bash 复制代码

cd osqp && mkdir build && cd build

输入如下指令。通过该指令开发者可以将项目的源代码转换为可编译的构建文件，为后续的编译和安装步骤做好准备。

bash 复制代码

cmake ..

输入如下指令，该指令用于加速编译过程的命令，它通过(nproc)获取系统可用CPU核心数，并利用make -j 选项开启并行编译，让编译器同时执行多个任务，显著缩短项目的构建时间。

bash 复制代码

make -j$(nproc)

编译后可以看到build目录中包含很多文件

输入如下指令，该指令会依据 Makefile 中的规则将程序文件、库文件和配置文件复制到指定的系统目录（ /usr/local/）

bash 复制代码

sudo make install

执行后可以看到在"/usr/local/include/osqp/"中包含如下头文件

在 "/usr/local/lib/"中包含库"libosqp.so"

输入如下指令来更新库的链接关系

bash 复制代码

sudo ldconfig

再输入"source ~/.bashrc"

此时"osqp"就安装完成了。下面同样的步骤安装"osqp-eigen"。

退回主目录

依次输入如下指令

bash 复制代码

cd osqp-eigen && mkdir build && cd build
cmake .. make -j$(nproc)
sudo make install
sudo ldconfig
source ~/.bashrc

安装后可以检查一下