了解一下Ubuntu上搭建的ROS环境

ROS基本介绍

ROS 的全称是 Robot Operating System，即机器人操作系统，它不是一个传统意义上的操作系统（如 Windows、Linux），而是一个用于编写机器人软件的框架。

它相当于机器人的中间件，处理了硬件抽象、底层设备控制、进程间消息传递、包管理等高重复性、低差异性的工作，让开发者可以专注于实现机器人的核心算法和功能。

Ubuntu上搭建ROS环境

为什么ROS主要在Ubuntu上运行

官方支持与同步发布

ROS的开发团队选择 Ubuntu 作为其主要和首选的支持平台，因此每一个 ROS 发行版都会与一个特定版本的 Ubuntu 进行官方绑定和测试，例如ROS melodic与 Ubuntu 18.04，ROS Noetic 与 Ubuntu 20.04 LTS等版本。

依赖管理便利

ROS 本身依赖于大量开源库（如OpenCV等），而Ubuntu 拥有强大的软件包管理系统，可以非常方便地安装和管理这些依赖项，确保了环境的统一性和稳定性。

庞大的开发者社区

一般情况下，机器人领域的研发人员等广泛使用都是基于 Ubuntu 环境。

Ubuntu上ROS环境的核心概念

当在 Ubuntu 上安装 ROS 环境后，基本上系统上就具备了一个完整的机器人软件开发环境。

计算图级概念

这属于 ROS 的核心通信机制。

• 节点： 一个可执行文件是 ROS 进程中的一个独立单位，机器人系统通常由许多协同工作的节点组成。
• 主节点 ： 必须运行的 roscore 命令，它为所有节点提供命名、注册和查找服务，帮助节点之间建立连接。
• 消息 ： 消息传输的数据结构，有标准的（如 std_msgs/String）或用户自定义的。
• 服务： 一种请求/响应模型的同步通信机制。

文件系统级概念

• 工作空间 ： ROS 包开发的自定义目录，通常包含 src（源代码）、build（编译中间文件）、devel（开发环境脚本）和 install（安装目录）等。
• 包： ROS 软件的基本单元，包含节点、库、配置文件等。

常用工具

命令行工具：

• roscore： 启动主节点。
• rosrun： 运行一个包中的特定节点。
• roslaunch： 通过启动文件一次性启动多个节点和配置参数。
• rostopic： 查看和调试话题（如 rostopic echo /topic_name 可以查看话题上的消息）。
• rosservice： 调用服务。
• rosnode： 查看节点信息。

Ubuntu上安装ROS的步骤

操作流程

详细流程可以参考ros官方文档。

注：每个系统和ROS版本是匹配的，Ubuntu18.04所匹配的版本是melodic。

1. 设置 sources.list：

sudo sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'

2. 设置密钥

sudo apt install curl # 如果你还没有安装 curl
curl -s https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.asc | sudo apt-key add -

3. 更新

sudo apt update
sudo apt install ros-noetic-desktop-full # 推荐，包含ROS、Rviz、仿真工具等

4. 环境设置

   将ros环境添加到环境变量里。

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

5. 安装构建工具：

sudo apt install python3-rosdep python3-rosinstall python3-rosinstall-generator python3-wstool build-essential
sudo rosdep init
rosdep update

问题

• 当使用sudo rosdep init失败时，如何处理？

1.提示如图所示时，需要安装，执行命令：sudo apt install python3-rosdep2（注：命令行里提示什么就输什么）

2.安装后，rosdep init还是失败，如图所示：

3.需要打开/etc/hosts文件目录，终端输入：sudo gedit /etc/hosts

4.文件就会自动打开，在末端添加：

151.101.84.133 raw.githubusercontent.com

5.保存后关闭， 重新执行rosdep init命令。

6.执行成功后如图所示：

• 当遇到sudo rodep update失败时，如何处理？

1.错误提示如图所示：

2.输入命令：vi /etc/resolv.conf，改成如图所示：

3.保存后重新update，若还是失败，则将手机热点打开再update。

安全防范

一般来说，ROS环境中的程序通常是用C++或Python编写的，对于C++程序，它们会被编译成可执行文件，文件格式是ELF，对于Python程序，它们则是以脚本的形式运行，由Python解释器执行。

Virbox Protector工具在对elf文件和py脚本文件上有着成熟的保护方案，对elf程序的函数级和整体保护，对py进行字节码级别保护，可以防止源码泄露。