Ubuntu 22.04 搭建 ROS 2 Humble 环境与创建节点教程

虚拟机以及ubuntu22.04搭建见以下链接
juejin.cn/post/756722...

本文档记录了在 VMware 虚拟机中的 Ubuntu 22.04 (Jammy Jellyfish) 操作系统上，从零开始安装 ROS 2 Humble，处理安装过程中的依赖冲突，并最终完成一个 C++ 功能包（3+4=7 加法器）的创建、编译与运行的完整过程。

一、环境准备与 ROS 2 Humble 安装

1.1 系统环境检查 (Locale)

在终端输入以下代码，确保系统支持 UTF-8 编码。

bash 复制代码

locale

预期输出应包含 LANG=...UTF-8。

1.2 添加 ROS 2 GPG 密钥

添加 ROS 2 软件源的 GPG 密钥以验证软件包。

bash 复制代码

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

遇到的问题： apt 锁被占用（unattended-upgrade 进程）。

csharp 复制代码

正在等待缓存锁：无法获得锁 /var/lib/dpkg/lock-frontend...

解决方案： 强制停止自动更新进程并移除锁文件。

bash 复制代码

sudo killall apt.systemd.daily apt-get unattended-upgrade
sudo rm /var/lib/dpkg/lock-frontend
sudo rm /var/lib/dpkg/lock
sudo dpkg --configure -a

之后，重新运行 GPG 密钥添加命令。

1.3 添加 ROS 2 软件源

将 ROS 2 的 apt 仓库添加到系统源列表。

bash 复制代码

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

1.4 更新软件源列表

刷新 apt 缓存以拉取新添加的 ROS 2 仓库信息。

bash 复制代码

sudo apt update

1.5 安装 ROS 2 Humble (Desktop Full)

安装 ROS 2 桌面版。

bash 复制代码

sudo apt install ros-humble-desktop -y

遇到的问题： 依赖关系冲突（libpulse-dev, libudev-dev 等版本不匹配）。

yaml 复制代码

下列软件包有未满足的依赖关系：
 libpulse-dev : 依赖: libpulse0 (= 1:15.99.1+dfsg1-1ubuntu1) 但是 1:15.99.1+dfsg1-1ubuntu2.2 正要被安装
 ...
E: 无法修正错误...

分析： 系统中某些基础包的版本（如 libpulse0）高于 ROS 2 依赖包（如 libpulse-dev）所要求的版本，apt 无法自动协调。

失败的尝试：

sudo apt upgrade -y (系统升级)
sudo apt full-upgrade -y (全面升级) 以上尝试均失败，apt 仍然报告同样的依赖冲突。

最终解决方案： 使用 aptitude 进行依赖降级。

安装 aptitude：
bash 复制代码
```
sudo apt install aptitude -y
```
使用 aptitude 尝试安装 ROS 2：
bash 复制代码
```
sudo aptitude install ros-humble-desktop
```
aptitude 提供了多个解决方案。第一个方案是"保持现状（不安装）"，我们选择 n (否)。
aptitude 提供了第二个解决方案：降级下列软件包： libpulse-mainloop-glib0 [... -> 1:15.99.1+dfsg1-1ubuntu1] libpulse0 [... -> 1:15.99.1+dfsg1-1ubuntu1] ... libudev1 [... -> 249.11-0ubuntu3.16] python3 [... -> 3.10.6-1~22.04] ... 是否接受该解决方案？[Y/n/q/?]
选择 Y (是)。aptitude 成功将冲突的包降级，并完成了 ros-humble-desktop 的安装。

1.6 验证 ROS 2 安装

激活 ROS 2 环境并检查 ros2 命令是否可用。

bash 复制代码

source /opt/ros/humble/setup.bash
ros2 --help

成功显示 ros2 的帮助信息，证明 ROS 2 安装成功。

二、（已放弃）尝试安装 ROS 1 Noetic（失败记录）

此部分操作后已全部回滚。

目标： 在 Ubuntu 22.04 上与 ROS 2 共存安装 ROS 1 Noetic。 核心问题： ROS 1 Noetic 官方不支持 Ubuntu 22.04 (jammy)，必须从源码编译。

添加 ROS 1 软件源（导致错误）

bash 复制代码

sudo sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'
sudo apt-key adv --keyserver 'hkp://keyserver.ubuntu.com:80' --recv-key C1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654
sudo apt update

apt update 报错 404 Not Found，因为 jammy 的 Release 文件不存在。

安装编译工具

bash 复制代码

sudo apt install python3-pip python3-rosdep python3-rosinstall-generator python3-wstool python3-rosinstall build-essential cmake git -y

初始化 rosdep（遇到网络问题）
bash 复制代码
```
sudo rosdep init
```
问题： TimeoutError: The read operation timed out。 解决： 网络波动，重试后成功。
bash 复制代码
```
rosdep update
```
问题： 下载 fuerte.yaml 时超时。 分析： 此为古老版本，不影响 Noetic 编译，可忽略。
下载 Noetic 源码（遇到网络问题） 创建工作空间并下载源码列表：
bash 复制代码
```
mkdir -p ~/ros1_ws/src
cd ~/ros1_ws/src
rosinstall_generator desktop --rosdistro noetic --deps --tar > noetic-desktop.rosinstall
```
使用 wstool 拉取源码：
bash 复制代码
```
wstool init . noetic-desktop.rosinstall
```
问题： 源码下载过程中断，报告 [Errno 111] Connection refused。 分析： 在下载大量源码包时，由于网络不稳定导致部分包下载失败。

结论： 决定放弃 ROS 1 的安装，因为它在 22.04 上的编译过程受网络影响大，且维护复杂。

三、清理 ROS 1 并配置 ROS 2 环境

3.1 删除 ROS 1 工作空间

bash 复制代码

cd ~
rm -rf ~/ros1_ws

3.2 移除 ROS 1 软件源及工具

bash 复制代码

sudo rm /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list
sudo apt remove python3-rosdep python3-rosinstall-generator python3-wstool python3-rosinstall -y
sudo apt autoremove -y

3.3 永久配置 ROS 2 环境

将 ROS 2 系统环境写入 .bashrc 使其自动加载。

bash 复制代码

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

四、创建 ROS 2 工作空间与加法器功能包

4.1 安装 Colcon 构建工具

在执行 colcon build 时发现 colcon：未找到命令。 原因： 核心构建工具未在 PATH 中。 解决： 安装 ros-dev-tools 并重新激活环境。

bash 复制代码

sudo apt install ros-dev-tools -y
source /opt/ros/humble/setup.bash

4.2 初始化工作空间

创建 src 目录：
bash 复制代码
```
mkdir -p ~/ros2_ws/src
```
进入根目录并执行空构建：
bash 复制代码
```
cd ~/ros2_ws
colcon build
```
输出 Summary: 0 packages finished，表示工作空间初始化成功。

4.3 激活工作空间环境

将工作空间环境（install/setup.bash）也加入 .bashrc，使其在系统环境之后加载。

bash 复制代码

cd ~/ros2_ws
source install/setup.bash
echo "source ~/ros2_ws/install/setup.bash" >> ~/.bashrc

4.4 创建 C++ 功能包 (Package)

进入 src 目录：
bash 复制代码
```
cd ~/ros2_ws/src
```
使用 ros2 pkg create 创建功能包和节点骨架。 注意： package_name (my_adder_pkg) 必须在 --dependencies 标志之前，否则参数解析会出错。
bash 复制代码
```
ros2 pkg create --build-type ament_cmake --node-name simple_adder my_adder_pkg --dependencies rclcpp
```
此命令自动创建了 my_adder_pkg 目录及 src/simple_adder.cpp 文件。

4.5 编写 C++ 节点代码 (3+4=7)

编辑自动生成的 simple_adder.cpp 文件。

bash 复制代码

gedit ~/ros2_ws/src/my_adder_pkg/src/simple_adder.cpp

完整代码 (simple_adder.cpp)：

cpp 复制代码

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"

// 创建一个继承自 rclcpp::Node 的类
class SimpleAdderNode : public rclcpp::Node
{
public:
  // 构造函数，节点名字叫 "simple_adder_node"
  SimpleAdderNode() : Node("simple_adder_node")
  {
    // --- 加法逻辑 ---
    int a = 3;
    int b = 4;
    int sum = a + b;

    // 使用 RCLCPP_INFO 将结果打印到终端
    RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "计算结果: %d + %d = %d", a, b, sum);
    // --- 逻辑结束 ---
  }
};

// --- 标准的 ROS 2 main 函数 ---
int main(int argc, char * argv[])
{
  // 1. 初始化 ROS 2
  rclcpp::init(argc, argv);
  
  // 2. 创建一个 SimpleAdderNode 节点实例并运行它
  rclcpp::spin(std::make_shared<SimpleAdderNode>());
  
  // 3. 关闭 ROS 2
  rclcpp::shutdown();
  return 0;
}

保存并关闭 gedit。

4.6 编译功能包

回到工作空间根目录，使用 colcon 进行编译。 注：由于使用了 --node-name 参数创建，CMakeLists.txt 已被自动配置，无需手动修改。

bash 复制代码

cd ~/ros2_ws
colcon build

输出 Summary: 1 package finished，表示编译成功。

4.7 运行节点

刷新当前终端环境，使其能找到刚编译好的可执行文件：
bash 复制代码
```
source install/setup.bash
```
使用 ros2 run 运行节点：
bash 复制代码
```
ros2 run my_adder_pkg simple_adder
```

最终输出：

ini 复制代码

[INFO] [1678886400.000000000] [simple_adder_node]: 计算结果: 3 + 4 = 7

任务完成。 好的，这是接续上一篇教程的第五部分。

五、创建 ROS 2 话题发布器 (RViz 画圆)

本节记录了在 ~/ros2_ws 工作空间中创建第二个功能包的过程。该功能包创建了一个节点，用于发布 visualization_msgs/Marker 消息，以在 RViz 中显示一个方程为 <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> ( x − 2 ) 2 + ( y − 2 ) 2 = 4 (x-2)^2 + (y-2)^2 = 4 </math>(x−2)2+(y−2)2=4 的圆。

5.1 创建功能包 (Package)

进入 src 目录
bash 复制代码
```
cd ~/ros2_ws/src
```
创建功能包 创建一个名为 circle_publisher_pkg 的包，该包依赖于 rclcpp (C++库) 和 visualization_msgs (RViz标记消息库)，并自动生成一个名为 draw_circle_node 的节点骨架。
bash 复制代码
```
ros2 pkg create --build-type ament_cmake --node-name draw_circle_node circle_publisher_pkg --dependencies rclcpp visualization_msgs
```

5.2 编写 C++ 节点代码

打开 C++ 文件 使用 gedit 编辑器打开新创建的 C++ 源文件。
bash 复制代码
```
gedit ~/ros2_ws/src/circle_publisher_pkg/src/draw_circle_node.cpp
```

粘贴代码 删除文件中的所有模板代码，并替换为以下完整代码。该代码创建了一个节点，该节点通过一个定时器（每500ms）发布一个 Marker 消息，该消息包含构成圆形的点集。

完整代码 (draw_circle_node.cpp)：

cpp 复制代码

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "visualization_msgs/msg/marker.hpp"
#include <cmath> // 用于 sin 和 cos
#include <chrono> // 用于时间

// 使用 C++ 的 using 声明简化代码
using namespace std::chrono_literals;

// 继承 rclcpp::Node
class DrawCircleNode : public rclcpp::Node
{
public:
  // 构造函数
  DrawCircleNode() : Node("draw_circle_node")
  {
    // 创建一个 Marker 消息的发布者
    // 话题名称为 "circle_marker"，队列大小为 10
    publisher_ = this->create_publisher<visualization_msgs::msg::Marker>("circle_marker", 10);

    // 创建一个定时器，每 500ms (0.5秒) 调用一次 publish_circle 回调函数
    timer_ = this->create_wall_timer(
        500ms, std::bind(&DrawCircleNode::publish_circle, this));
    
    RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "画圆节点已启动，正在发布 /circle_marker 话题");
  }

private:
  // 定时器回调函数，用于计算并发布 Marker
  void publish_circle()
  {
    auto marker = visualization_msgs::msg::Marker();

    // 1. 设置 Marker 的基础属性
    
    // 设置坐标系 (Frame ID)
    // 这是一个虚拟的2D坐标系，我们稍后在 RViz 中会用到它
    marker.header.frame_id = "my_circle_frame"; 
    marker.header.stamp = this->get_clock()->now();
    marker.ns = "shapes"; // 命名空间
    marker.id = 0;        // ID

    // 设置类型：LINE_STRIP (线带)
    marker.type = visualization_msgs::msg::Marker::LINE_STRIP;
    
    // 设置动作：ADD (添加/修改)
    marker.action = visualization_msgs::msg::Marker::ADD;

    // 设置姿态 (我们画的是2D，所以 Z=0, 旋转 W=1 即可)
    marker.pose.position.z = 0;
    marker.pose.orientation.w = 1.0;

    // 设置线条的粗细
    marker.scale.x = 0.1; // 线宽

    // 设置颜色 (红色, 100%不透明)
    marker.color.r = 1.0f;
    marker.color.g = 0.0f;
    marker.color.b = 0.0f;
    marker.color.a = 1.0;

    // 2. 计算圆上的点
    // 方程: (x-2)^2 + (y-2)^2 = 4
    // 中心: (cx, cy) = (2, 2)
    // 半径: r = 2
    double radius = 2.0;
    double center_x = 2.0;
    double center_y = 2.0;
    int points_count = 100; // 用100个点来近似这个圆

    // 循环生成点
    for (int i = 0; i <= points_count; i++)
    {
      // 角度从 0 到 2*PI
      double angle = static_cast<double>(i) / static_cast<double>(points_count) * 2.0 * M_PI;

      // 使用参数方程计算 x 和 y
      // x = cx + r * cos(angle)
      // y = cy + r * sin(angle)
      
      geometry_msgs::msg::Point p; // 创建一个点
      p.x = center_x + radius * std::cos(angle);
      p.y = center_y + radius * std::sin(angle);
      p.z = 0; // 2D圆，z=0

      // 将这个点添加到 Marker 的点列表中
      marker.points.push_back(p);
    }

    // 3. 发布 Marker
    publisher_->publish(marker);
  }

  // 私有成员变量
  rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_;
  rclcpp::Publisher<visualization_msgs::msg::Marker>::SharedPtr publisher_;
};


// --- 标准的 ROS 2 main 函数 ---
int main(int argc, char * argv[])
{
  rclcpp::init(argc, argv);
  
  // 使用 spin 让节点持续运行（这样定时器才能工作）
  rclcpp::spin(std::make_shared<DrawCircleNode>());
  
  rclcpp::shutdown();
  return 0;
}

保存并关闭 保存并关闭 gedit 编辑器。

5.3 编译新功能包

回到工作空间根目录
bash 复制代码
```
cd ~/ros2_ws
```
运行构建 使用 --packages-select 标志可以只编译这个新包，以节省时间。
bash 复制代码
```
colcon build --packages-select circle_publisher_pkg
```
输出 Summary: 1 package finished，表示编译成功。

5.4 运行节点并使用 RViz 可视化

此步骤需要使用两个终端。

终端 1：运行画圆节点

激活工作空间环境
bash 复制代码
```
cd ~/ros2_ws
source install/setup.bash
```
运行节点
bash 复制代码
```
ros2 run circle_publisher_pkg draw_circle_node
```
终端显示日志："画圆节点已启动，正在发布 /circle_marker 话题"。

终端 2：启动并配置 RViz

打开一个新终端
激活 ROS 2 系统环境
bash 复制代码
```
source /opt/ros/humble/setup.bash
```
启动 RViz
bash 复制代码
```
rviz2
```

4. 配置 RViz a. 设置 Fixed Frame (固定坐标系) ：在 RViz 窗口左侧的 "Global Options" -> "Fixed Frame" 处，将默认的 "map" 双击手动修改为 my_circle_frame，然后按 Enter 键。 b. 添加 Marker 显示 ：点击左下角的 "Add" 按钮，在弹出的窗口中选择 "Marker" (位于 rviz_default_plugins/Marker)，然后点击 "OK"。

最终结果： RViz 的主窗口中将显示一个红色的圆，其圆心位于 (2, 2)，半径为 2，与 C++ 代码中定义的方程一致。

Ubuntu 22.04 搭建 ROS 2 Humble 环境与创建节点教程