ROS教程(一):安装并配置ROS环境

本教程详细介绍了如何安装和配置ROS环境,包括通过软件管理器安装ROS、管理环境配置以及创建和编译catkin工作空间等内容。

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安装并配置ROS环境

Description:  本教程详细描述了ROS的安装与环境配置。

Tutorial Level:  BEGINNER

Next Tutorial:   ROS文件系统介绍  

安装ROS

在开始学习这些教程之前请先按照ROS安装说明完成安装。

注意: 如果你是使用类似apt这样的软件管理器来安装ROS的,那么安装后这些软件包将不具备写入权限,当前系统用户比如你自己也无法对这些软件包进行修改编辑。当你的开发涉及到ROS软件包源码层面的操作或者在创建一个新的ROS软件包时,你应该是在一个具备读写权限的目录下工作,就像在你当前系统用户的home目录下一样。

管理环境

在安装ROS期间,你会看到提示说需要 source 多个setup.*sh文件中的某一个,或者甚至提示添加这条'source'命令到你的启动脚本里面。这些操作是必须的,因为ROS是依赖于某种组合空间的概念,而这种概念就是通过配置脚本环境来实现的。这可以让针对不同版本或者不同软件包集的开发更加容易。

如果你在查找和使用ROS软件包方面遇到了问题,请确保你已经正确配置了脚本环境。一个检查的好方法是确保你已经设置了像ROS_ROOTROS_PACKAGE_PATH这样的环境变量,可以通过以下命令查看:

$ export | grep ROS

如果发现没有配置,那这个时候你就需要'source'某些'setup.*sh’文件了。

ROS会帮你自动生成这些‘setup.*sh’文件,通过以下方式生成并保存在不同地方:

  • 通过类似apt的软件包管理器安装ROS软件包时会生成setup.*sh文件。
  • rosbuild workspaces中通过类似rosws的工具生成。

  • 编译 或 安装 catkin 软件包时自动生成。

注意: 在所有教程中你将会经常看到分别针对rosbuild 和 catkin的不同操作说明,这是因为目前有两种不同的方法可以用来组织和编译ROS应用程序。一般而言,rosbuild比较简单也易于使用,而catkin使用了更加标准的CMake规则,所以比较复杂,但是也更加灵活,特别是对于那些想整合外部现有代码或者想发布自己代码的人。关于这些如果你想了解得更全面请参阅catkin or rosbuild

如果你是通过ubuntu上的 apt 工具来安装ROS的,那么你将会在'/opt/ros/<distro>/'目录中看到setup.*sh文件,然后你可以执行下面的source命令:

# source /opt/ros/<distro>/setup.bash

请使用具体的ROS发行版名称代替<distro>

比如你安装的是ROS Indigo,则上述命令改为:

$ source /opt/ros/indigo/setup.bash

在每次打开终端时你都需要先运行上面这条命令后才能运行ros相关的命令,为了避免这一繁琐过程,你可以事先在.bashrc文件(初学者请注意:该文件是在当前系统用户的home目录下。)中添加这条命令,这样当你每次登录后系统已经帮你执行这些命令配置好环境。这样做也可以方便你在同一台计算机上安装并随时切换到不同版本的ROS(比如fuerte和groovy)。

此外,你也可以在其它系统平台上相应的ROS安装目录下找到这些setup.*sh文件。

创建ROS工作空间

这些操作方法只适用于ROS Groovy及后期版本,对于ROS Fuerte及早期版本请选择rosbuild。

下面我们开始创建一个catkin 工作空间

$ mkdir -p ~/catkin_ws/src
$ cd ~/catkin_ws/src

即使这个工作空间是空的(在'src'目录中没有任何软件包,只有一个CMakeLists.txt链接文件),你依然可以编译它:

$ cd ~/catkin_ws/
$ catkin_make

catkin_make命令在catkin 工作空间中是一个非常方便的工具。如果你查看一下当前目录应该能看到'build'和'devel'这两个文件夹。在'devel'文件夹里面你可以看到几个setup.*sh文件。source这些文件中的任何一个都可以将当前工作空间设置在ROS工作环境的最顶层,想了解更多请参考catkin文档。接下来首先source一下新生成的setup.*sh文件:

$ source devel/setup.bash

要想保证工作空间已配置正确需确保ROS_PACKAGE_PATH环境变量包含你的工作空间目录,采用以下命令查看:

$ echo $ROS_PACKAGE_PATH
/home/<youruser>/catkin_ws/src:/opt/ros/indigo/share:/opt/ros/indigo/stacks

到此你的工作环境已经搭建完成,接下来可以继续学习 ROS文件系统教程.

### ROS 环境搭建教程 #### 添加 ROS 密钥 为了能够顺利安装 ROS,首先需要添加官方的 ROS 密钥到系统的包管理器中。通过以下命令实现这操作: ```bash curl -s https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.asc | sudo apt-key add - ``` 此命令会下载导入 ROS 的 GPG 密钥至 APT 包管理系统[^4]。 #### 设置源列表 接着设置 Ubuntu 软件源以支持 ROS安装。执行以下命令来更新 `/etc/apt/sources.list.d/` 文件夹中的文件: ```bash sudo sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list' ``` 这步骤确保系统可以从 ROS 官方仓库获取最新的软件包。 #### 更新本地索引 完成上述两步之后,刷新本地APT缓存以便识别新加入的ROS资源库: ```bash sudo apt update ``` #### 安装 ROS 基础组件 现在可以正式开始安装 ROS 本身的基础工具集了。对于桌面全功能版(推荐初学者),运行下面这条指令即可次性搞定图形界面应用程序及相关依赖项: ```bash sudo apt install ros-humble-desktop-full ``` 这里假设目标版本为 Humble Hawksbill (即 humble 分支)。如果偏好其他分支,则需替换对应代号[^1]。 #### 初始化 `rosdep` 初始化 rosdep 工具可以帮助解决后续编译过程中可能出现的各种外部库缺失问题: ```bash sudo apt install python3-rosdep sudo rosdep init rosdep update ``` #### 配置环境变量 为了让每次打开终端都能自动加载必要的 ROS 环境参数,编辑用户的 `.bashrc` 文件,在其中追加行用于调用 setup 脚本: ```bash echo "source /opt/ros/humble/setup.bash" >> ~/.bashrc source ~/.bashrc ``` #### 测试安装成果 最后验证整个过程是否成功无误的个简单方法就是尝试启动 roscore 观察其反应情况: ```bash roscore ``` 如果没有报错提示且服务正常运转起来的话就说明切准备妥当啦! #### 使用虚拟机作为备选方案 当然也有同学可能遇到实际硬件设备上部署困难的情况,这时候不妨考虑借助虚拟化技术快速构建所需实验平台。具体做法参照之前提到过的步骤——先挑选合适的虚拟化引擎产品 (VirtualBox 或 VMware),创建新的客户操作系统实例后再依照常规流程步步推进直至最终达成目的[^3]。
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