笔记79：ROS入门之前的准备

news2024/12/27 0:20:58

一、ROS是什么

  • ROS其实是一个伪操作系统，是基于Liunx操作系统的一个用于机器人各个节点之间通信的系统；ROS制定了一系列规则使得每个节点之间遵循相同的通信规则，使得每个人都可以有一个守则区遵守开发自己的节点，也能和别人开发的节点完美配合；
  • 不同的Ubuntu系统支持不同的ROS版本；

参考视频：

  1. 机器人操作系统 ROS 快速入门教程_哔哩哔哩_bilibili
  2. 零基础，如何学习机器人操作系统ROS_哔哩哔哩_bilibili

二、Ubuntu系统的安装（双系统安装）

参考视频：

  1. 学习ROS，安装Ubuntu，虚拟机和双系统如何选择_哔哩哔哩_bilibili
  2. Windows 和 Ubuntu 双系统的安装和卸载_哔哩哔哩_bilibili

三、一些基础的Ubuntu命令

基础命令：

  • ls：列出当前目录下的所有文件/文件夹
  • ls -a：仅使用ls是不会列出当前目录下的隐藏文件的，需要加上参数-a

  • mkdir + <文件夹名称>：在当前目录下建立一个新的文件夹
  • cd + 路径：改变当前路径到指定位置
  • cd + ~：直接回到主目录（=根目录-->home-->lkw）
  • cd + ..：回到上一级目录
  • gedit + <文件名>：gedit是一个Ubuntu自带的文本编辑器（Vim也是），使用这个指令可以在当前目录下创建一个新的文件/打开已有文件
  • echo + <任意内容>：执行这行命令，就会在终端上显示指定的<任意内容>
  • source + <文件名.sh>：在Linux中经常把一连串指令写到.sh文件中，通过source指令加载运行整个文件

介绍一个文件：

  • .bashrc：是终端窗口的启动脚本（在主文家夹中，但是一个隐藏文件，需要使用ls -a才能看到）；每次打开终端窗口的时候就会先执行这个脚本，完成一些环境变量的赋值工作；

Ubuntu的权限机制：

  • sudo：在Ubuntu中每个用户只能操作自己“主文件夹”中的内容（对我来说就是lkw文件夹），在主文家夹外移动/删除/新建文件都会显示权限不足，这是一种保护机制，避免误删重要文件导致系统崩溃；但是通过在终端输入的指令前加上sudo前缀，可以使我们在执行这条终端命令时可以以管理员权限执行本条指令，使得权限扩大，可以在其他位置上进行修改；

参考视频：

  1. 从没接触过Ubuntu，如何上手ROS开发_哔哩哔哩_bilibili

四、安装ROS

注意：Ubuntu的版本是20.04，所需下载的ROS版本为Noetic

官网教程：noetic/Installation/Ubuntu - ROS Wiki

1. Configure your Ubuntu repositories：

  • 作用：配置Ubuntu的软件仓库（软件源，即对 /etc/apt/sources.list 文件进行修改），这个文件在安装Ubuntu的时候已经自动自动配置好了；我们也可以通过添加阿里云的软件源来加快安装速度；

2. Setup your sources.list

  • 作用：将ROS的安装源添加到这个 .list 文件中，相当于给Ubuntu装了个ROS的应用商店（注意命令里面给出的网站时国外网站，我们也可以使用提供的清华镜像源进行下载）；
  • 注意：第二步和第一步中配置的 .list 文件是不一样的；第一步中配置的是 /etc/apt/sources.list 文件；第二步配置的是 /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list 文件；
sudo sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'

3. Set up your keys

  • 作用：设置安装密钥（从网上的服务器获取安装密钥）；
sudo apt install curl
curl -s https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.asc | sudo apt-key add -

4. Installation

  • 作用：更新软件的索引列表 + 从更新后的索引列表中安装ROS（安装ROS主体）；
sudo apt update
sudo apt install ros-noetic-desktop-full

5. Environment setup

  • 作用：将ROS的环境设置脚本添加到终端程序的初始化脚本（/.bashrc）里；这样每次打开终端程序都会自动进行ROS系统环境的初始化；
  • 解释：每次我们要使用ROS系统的时候（即在终端中运行 roscore 命令时），都需要预先在终端中输出环境初始化脚本；因为ROS这个操作系统时有很多依赖的功能包的，如果想要启动ROS，那就要先把依赖项启动完成，所以我们需要把这些依赖功能包所在的路径（ /opt/ros/noetic/setup.bash ）添加到终端启动文件中，使得ROS启动前终端可以找到这些软件包的位置，然后把这些软件包加载进去，这样才能成功启动ROS；
echo "source /opt/ros/noetic/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc
使用 gedit 打开 .bashrc 文件后，可以发现已经被添加成功

6. Dependencies for building packages

  • 作用：rosdep初始化；对ROS的依赖包工具进行初始化，方便以后安装第三方的扩展软件包；
sudo apt install python3-rosdep python3-rosinstall python3-rosinstall-generator python3-wstool build-essential
sudo rosdep init
rosdep update

参考视频：机器人操作系统ROS的安装心得以及rosdep问题的处理_哔哩哔哩_bilibili

五、什么是ROS中的apt源 + 使用apt安装软件包

补充：APT是Ubuntu自带的一套软件包下载工具（包管理器），使用他可以从网上的源服务器下载指定的软件包自动安装；

我的另一篇文章有详细的解释：笔记78：软件包管理工具 apt 详解（包含常用 apt 命令介绍）-CSDN博客

参考视频：APT源，ROS的软件包应用商店_哔哩哔哩_bilibili

六、运行一个ROS示例

  • apt 安装软件包 <ros-noetic-rqt-robot-steering>
  • apt 安装软件包 <ros-noetic-turtlesim>
sudo apt install ros-noectic-rqt-robot-steering
sudo apt install ros-noetic-turtlesim
  • 运行ROS之前需要创建支持环境
  • 解释：因为ROS运行时需要找到自己依赖的软件包的位置，这些软件包都被安装在了 /opt/ros/noetic/share 文件夹中，所以在执行 roscore 之前要在终端中加载 /opt/ros/noetic/setup.bash 脚本，使得ROS知道这些软件包的位置；
source /opt/ros/noetic/setup.bash
  • 运行ROS操作系统（只有ROS运行起来了，后面的节点才能运行，否则他们没有可以依附的操作系统，就无法建立通讯）
roscore
  • 运行节点之前需要创建支持环境
  • 解释2：前面我们令ROS可以找到自己启动时所需的必备软件包了，但是ROS如果找不到我们自己编写的软件包的话，我们不就是仅仅启动了ROS而已吗，而没有任何工作在进行；而我们自己编写的软件包全部存储在了 ~/catkin_ws/devel/share 文件夹中，所以在运行节点之前要先在终端中加载 ~/catkin_ws/devel/setup.bash 脚本，使得ROS在执行 rosrun 命令时可以找到具体的软件包位置；
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
  • 运行软件包 <rqt_robot_steering> 中的节点 <rqt_robot_steering>
  • 运行软件包 <turtlesim> 中的节点 <turtlesim_node>
rosrun rqt_robot_steering rqt_robot_steering
rosrun turtlesim turtlesim_node

  • 我们发现每次运行ROS和目标节点，都需要先打开终端，然后加载 /opt/ros/noetic/setup.bash 和 ~/catkin_ws/devel/setup.bash 这两个脚本来创建环境，而终端的启动文件是 .bashrc，所以为了方便我们直接将这两个命令写入 .bashrc 文件
gedit ~/.bashrc

#在最后写这两句话，保存退出
source /opt/ros/noetic/setup.bash
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash

 参考视频：APT源，ROS的软件包应用商店_哔哩哔哩_bilibili

七、使用源码安装软件包

 我的另一篇文章有详细的解释：笔记78：软件包管理工具 apt 详解（包含常用 apt 命令介绍）-CSDN博客

下载源码包，安装好依赖项以后，有一个 catkin_make 的编译操作，这个操作包含：

  • 自动生成 CMakeLists.txt 文件和 package.xml 文件，编译源码，形成可执行文件；
  • 在工作空间 catkin_ws 中创建 build 文件夹和 devel 文件夹（src + build + devel）；
  • 将编译的软件包加入软件包库中（/opt/ros/noetic/share 和 ~/catkin_ws/devel/share），使得后续运行程序的时候可以找到这个软件包；

注意：

  • CMakeLists.txt 文件：存放该项目 / 软件包的编译规则（有了这个文件才能进行编译，用来指导编译）；
  • package.xml 文件：存放该项目 / 软件包所依赖的是哪些软件包等信息；
  • src 文件夹：存放项目 / 软件包源代码
  • build 文件夹：存放一些编译时产生的中间文件（cmake / catkin 命令产生的缓存或者中间文件）
  • devel 文件夹：存放编译好后生成的可执行文件（如：头文件 / 动态连接库 / 静态连接库 / 可执行文件）

补充：

  • 对于 Noetic 而言，将软件包源代码拷贝到 ～/catkin_ws/src 工作空间后，直接 catkin_make 就可以产生 CMakeists.txt 文件；
  • 但是对于比较旧的ROS版本，不能直接 catkin_make 进行编译，要先使用 catkin_init_workspace 命令初始化工作空间，生成 CMakeLists 文件，才能使用 catkin_make 进行编译；

参考视频：在Github上寻找安装ROS软件包_哔哩哔哩_bilibili

八、安装 Vsode 和 Terminator

安装 Vscode：

  • 从网站页面下载 .deb 文件（是一个安装包）
  • 使用 dpkg 命令安装软件包（本地安装基本都是 dpkg，在线安装都是 apt）
  • 关于 apt 和 dpkg 之间的区别：笔记78：软件包管理工具 apt 详解（包含常用 apt 命令介绍）-CSDN博客
cd ~/下载
sudo dpkg -i code_1.59.0-16288120042_amd64.deb
  • 编译快捷键：Ctrl + Shift + B

安装 Terminator：

sudo apt install terminator
  • 编译快捷键：笔记71：Ubuntu 终端的一些快捷键-CSDN博客

参考视频：

  1. 8.ROS 开发神器 Visual Studio Code 的安装和设置_哔哩哔哩_bilibili
  2. 9.超级终端Terminator ROS开发得力助手_哔哩哔哩_bilibili

参考文献：

  1. 机器人操作系统 ROS 快速入门教程_哔哩哔哩_bilibili
  2. 零基础，如何学习机器人操作系统ROS_哔哩哔哩_bilibili
  3. 学习ROS，安装Ubuntu，虚拟机和双系统如何选择_哔哩哔哩_bilibili
  4. 从没接触过Ubuntu，如何上手ROS开发_哔哩哔哩_bilibili
  5. 机器人操作系统ROS的安装心得以及rosdep问题的处理_哔哩哔哩_bilibili
  6. APT源，ROS的软件包应用商店_哔哩哔哩_bilibili
  7. 在Github上寻找安装ROS软件包_哔哩哔哩_bilibili
  8. 8.ROS 开发神器 Visual Studio Code 的安装和设置_哔哩哔哩_bilibili
  9. 9.超级终端Terminator ROS开发得力助手_哔哩哔哩_bilibili

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