機器人操作系統(tǒng)（ROS2）入門與實踐課件：ROS2安裝與系統(tǒng)架構

機器人操作系統(tǒng)（ROS2）入門與實踐

2.3ROS2安裝與配置

ROS2安裝與系統(tǒng)架構2.2ROS2系統(tǒng)架構2.1ROS2簡介2.4從APT軟件源安裝應用程序2.6從Github下載安裝應用程序2.5ROS2的工作空間2.7本章小結2.8Terminator終端工具2.7VisualStudioCode編輯器ROS2是在ROS的基礎上設計開發(fā)的第二代機器人操作系統(tǒng)，可以幫助我們簡化機器人開發(fā)任務，加速機器人落地的軟件庫和工具集。ROS2與ROS1的區(qū)別如下：1）系統(tǒng)架構進行了顛覆性的變化。

2）軟件API進行了重新設計。

3）編譯系統(tǒng)進行了升級。4）大量采用新技術、新的設計理念。2.1ROS2簡介2.2ROS2系統(tǒng)架構ROS2系統(tǒng)的架構主要由通信（Plumbing）、工具（Tools）、功能（Capabilities）與社區(qū)（Community）四大部分組成，2.2ROS2系統(tǒng)架構ROS2文件系統(tǒng)可以劃分為三層，如圖所示：1）操作系統(tǒng)層（OSLayer）2）中間層（MiddlewareLayer）。3）應用層（ApplicationLayer）。一般來說，開發(fā)者的工作內(nèi)容主要集中在應用層，主要通過編寫一些節(jié)點程序來實現(xiàn)機器人的控制和自主功能。操作系統(tǒng)層和中間層都是實現(xiàn)好的，可以通過配置參數(shù)來適應上層應用的需求。2.2ROS2系統(tǒng)架構ROS2的通信模型加入了很多DDS的通信機制，如下圖所示：

詳細安裝步驟見教材P29-P35頁2.3ROS2安裝與配置本書采用的是基于Ubuntu22.04的Humble版本。官方安裝步驟網(wǎng)頁：/en/humble/Installation/Ubuntu-Install-Debians.html

安裝步驟見教材P36-P39頁2.4從APT軟件源安裝應用程序

安裝好ROS2之后，還需要安裝應用程序才能實現(xiàn)具體的功能，其中最常用的應用程序安裝方式是從ROS2的APT軟件源在線安裝。本書通過安裝一個運動控制程序為例，學習這種安裝方式。2.5ROS2的工作空間

使用APT源安裝的ROS2應用程序都是一些二進制的可執(zhí)行文件，如果需要從源代碼開始構建ROS2應用程序，就需要建立一個工作空間。在這個工作空間里構建ROS2的項目工程，編寫代碼，然后編譯成可執(zhí)行程序。這個工作空間其實是一個文件夾，其內(nèi)部的子文件夾按照一定的命名和位置規(guī)則組織好即可。mkdir-p~/ros2_ws/srccd~/ros2_wscolconbuild2.6從Github下載安裝應用程序

工作空間創(chuàng)建好之后，可以下載并編譯一些開源項目，然后實際運行起來體驗一下整個流程。這里介紹一個開源的仿真項目“wpr_simulation2”，該項目工程里包含了后面實驗將會用到的仿真環(huán)境。2.7VisualStudioCode編輯器在Ubuntu中開發(fā)ROS程序有比較多的集成開發(fā)環(huán)境（IDE，即IntegratedDevelopmentEnvironment）。其中VisualStudioCode（簡稱VSCode）是微軟開發(fā)的一款跨平臺開源編輯器。2.7.1安裝VisualStudioCode2.7.2安裝中文插件2.7.3安裝CMake插件2.7.4導入工作空間文件夾2.8Terminator終端工具

在Ubuntu的中自帶了一個終端工具。但是那個終端工具在同時打開多個窗口時，顯示得不夠直觀，且切換也不方便。為了便于進行ROS2程序的多窗口運行，建議安裝Terminator終端工具。

這個工具在Ubuntu自帶的軟件源中就有，可以直接通過指令安裝。具體操作步驟如下：sudoaptupdatesudoaptinstallterminator

2.9本章小結

本章首先簡單介紹了ROS，并對ROS2和ROS1進行了對比；接著對ROS2系統(tǒng)架構包括文件系統(tǒng)、DDS、常用包管理指令進行了