在树莓派(Raspbian)上安装ROS Kinetic Desktop(无错版)

0.说明

1. 教程说明： ROS官网上有官方的教程：Installing ROS Kinetic on the Raspberry Pi，本教程是在其基础上，填了几处坑，使之可以顺利执行（第2.3和2.5节）。有一些地方变得详细，但也有一些地方做了简化处理，大家可以对照来看。

2. 安装环境： Raspberry Pi Zero W+Raspbian buster+32G TF卡。

   说明： 可用cat /etc/os-release命令查看Raspbian的版本。16G的TF卡理论上应该够用，但是比较极限，推荐使用32G的TF卡。如果使用的是Raspberry Pi 2,3,4，推荐直接安装ubuntu系统，从源直接安装ROS。

3. 安装说明： 本教程安装的Desktop版的ROS，解决了常见的opencv和pluginlib等包无法编译的问题，只有rviz一个包无法正常安装，但是也会将其移除，避免导致安装失败。有关rviz的问题在最后我还会提到，不过就一般而言，在树莓派上做图像处理比较常见 ，但是用rviz做仿真的需求不大。

1.准备工作

1.初始化ROS仓库

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://ha.pool.sks-keyservers.net:80 --recv-key C1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654
sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade

2.安装引导程序所需依赖

sudo apt-get install -y python-rosdep python-rosinstall-generator python-wstool python-rosinstall build-essential cmake

3.初始化rosdep

sudo rosdep init
rosdep update

这里由于一些原因sudo rosdep init可能会失败，解决方法可以参考我的这一篇教程：rosdep init时website may be down解决方案。在确保DNS没有问题的情况下，可以先用手机热点碰碰运气，不行的话直奔教程中的方法三，手动进行rosdep init。

2.开始编译

1.创建catkin工作空间

首先我们要创建一个工作空间，方便我们接下来编译ROS。

mkdir -p ~/ros_catkin_ws
cd ~/ros_catkin_ws

在执行下面的语句之前，首先要确保DNS解析没有问题，建议直接添加Google的DNS服务器，将下面两行内容添加进/etc/resolv.conf。

nameserver 8.8.8.8
nameserver 8.8.4.4

接下来我们要使用wstool来安装Desktop版本的ROS了，首先先要生成rosinstall文件，该文件中包含了ROS Package的链接。如果成功执行了下面这条语句，则应该在当前目录下可以找到名为kinetic-desktop-wet.rosinstall的非空文件。

rosinstall_generator desktop --rosdistro kinetic --deps --wet-only --exclude rviz rqt_rviz visualization_tutorials --tar > kinetic-desktop-wet.rosinstall

需要说明的是，因为我们无法编译rviz，所以我们在这一步排除了rviz包和依赖rviz环境的包的下载。

接下来我们就要从kinetic-desktop-wet.rosinstall文件包含的网址中下载ROS的包了。该命令会把源代码下载进~/ros_catkin_ws/src文件夹中。

wstool init src kinetic-desktop-wet.rosinstall

如果wstool init失败或者被打断，可以输入以下命令继续下载。

wstool update -j4 -t src

如果出现以下提示ERROR in config: Error processing 'opencv3'，证明opencv3下载失败。我们需要根据kinetic-desktop-wet.rosinstall中的网址手动下载opencv，并放入到相应位置去。如果还有其他包裹下载失败，解决方法相同。

cd ~/Downloads
wget https://github.com/ros-gbp/opencv3-release/archive/release/kinetic/opencv3/3.3.1-5.tar.gz
tar -zxvf opencv3-release-release-kinetic-opencv3-3.3.1-5.tar.gz
mkdir -p ~/ros_catkin_ws/src/opencv
cp -r opencv3-release-release-kinetic-opencv3-3.3.1-5/* ~/ros_catkin_ws/src/opencv

当然，我们也可以在PC上下载好文件，然后通过FTP传输到树莓派上，如果没有代理的话，这样应该会快一些。

2.配置依赖

为了避免collada_urdf包编译出现问题，我们需要手动编译Assimp。

mkdir -p ~/ros_catkin_ws/external_src
cd ~/ros_catkin_ws/external_src
wget http://sourceforge.net/projects/assimp/files/assimp-3.1/assimp-3.1.1_no_test_models.zip/download -O assimp-3.1.1_no_test_models.zip
unzip assimp-3.1.1_no_test_models.zip
cd assimp-3.1.1
cmake .
make
sudo make install

如果编译出现困难，也可以选择不构建collada_urdf包，就像我们上面的rviz一样。

rosinstall_generator desktop --rosdistro kinetic --deps --wet-only --exclude collada_parser collada_urdf --tar > kinetic-desktop-wet.rosinstall

下面我们将用rosdep递归的安装所有依赖项，注意这时候一定要看好Raspbian的版本。

cd ~/ros_catkin_ws
rosdep install -y --from-paths src --ignore-src --rosdistro kinetic -r --os=debian:buster

如果显示有部分依赖没有安装，可以尝试多次执行该语句。

3.修复错误

这部分是ROS官方教程没有的内容，在我的多次测试中，如果不执行这些操作，会导致oepncv3、tf2编译失败。

首先在~/ros_catkin_ws/src/geometry2/tf2/src/buffer_core.cpp文件中加入以下内容，避免tf2编译报错。

#ifndef logError
#define logError CONSOLE_BRIDGE_logError
#endif

#ifndef logWarn
#define logWarn CONSOLE_BRIDGE_logWarn
#endif

然后将~/ros_catkin_ws/src/opencv/modules/python/src2/cv2.cpp文件的第885行由char* str = PyString_AsString(obj);修改为const char* str = PyString_AsString(obj);，避免opencv3编译报错。

4.更改libboost与gcc版本

在Raspbian Buster上，如果不更改libboost版本和编译器版本的话，就会导致pluginlib编译失败。以下内容来自ROS官网教程。

sudo apt remove libboost1.67-dev
sudo apt autoremove
sudo apt install -y libboost1.58-dev libboost1.58-all-dev
sudo apt install -y g++-5 gcc-5
sudo update-alternatives --install /usr/bin/gcc gcc /usr/bin/gcc-5 10
sudo update-alternatives --install /usr/bin/gcc gcc /usr/bin/gcc-5 20
sudo update-alternatives --install /usr/bin/g++ g++ /usr/bin/g++-5 10
sudo update-alternatives --install /usr/bin/g++ g++ /usr/bin/g++-5 20
sudo update-alternatives --install /usr/bin/cc cc /usr/bin/gcc 30
sudo update-alternatives --set cc /usr/bin/gcc
sudo update-alternatives --install /usr/bin/c++ c++ /usr/bin/g++ 30
sudo update-alternatives --set c++ /usr/bin/g++
sudo apt install -y python-rosdep python-rosinstall-generator python-wstool python-rosinstall build-essential cmake

**说明：**为什么要执行这么多的命令，原因是因为我们前面执行的这条命令rosdep install -y --from-paths src --ignore-src --rosdistro kinetic -r --os=debian:buster会安装libboost1.67，而ROS Kinetic中使用的rospack版本依赖于libboost1.58。

并且我们不能简单的将1.58版本替换成1.67版本，因为libboost1.58与gcc-8不兼容，所以我们现在有两种方案，一种是使用gcc-8从源码构建libboost1.58，另外一种是使用早期的gcc版本编译整个ROS。整个的意思是说，如果你使用了gcc-8编译过一部分ROS，则需要把build_isolated和devel_isolated文件夹删掉，重新从头编译ROS。

ROS官网教程使用的是第二种方法，使用gcc-5与g+±5构建整个ROS。

5.分配交换空间

树莓派Zero只有512MB的内存，在编译opencv3时可能出现内存不够的问题：g++: internal compiler error: Killed (program cc1plus)。所以我们需要先分配1G的交换空间，注意： 树莓派重启后，已经分配的空间会保存，但要重新激活成交换空间。

#count的大小就是增加的swap空间的大小，64M是块大小，所以空间大小是bs*count=1024MB
sudo dd if=/dev/zero of=/swapfile bs=64M count=16
sudo mkswap /swapfile #把空间格式化成swap格式
sudo swapon /swapfile #使用刚才创建的swap空间

sudo swapon --show #查看交换空间

在编译完成后可以使用如下命令释放已经分配的交换空间。

sudo swapoff /swapfile
sudo rm /swapfile

6.检查与构建

首先执行gcc -v以及g++ -v命令，查看编译器版本，我们需要使用gcc&g+±5.* 。然后执行free命令，查看内存中是否有我们分配的1G的交换空间。如果都没问题的话，就可以运行下面的语句开始编译ROS了。

sudo ./src/catkin/bin/catkin_make_isolated --install -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release --install-space /opt/ros/kinetic

如果仍然出现g++: internal compiler error: Killed (program cc1plus)错误，可以将默认的参数-j4改为-j2。

sudo ./src/catkin/bin/catkin_make_isolated --install -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release --install-space /opt/ros/kinetic -j2

我们需要准备24~36个小时的编译时间。

7.配置环境变量

运行以下命令：

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

不出意外的话，执行完这两条指令以后，ROS已经被配置完毕，我们可以运行roscore来查看效果。

3.补充说明

1. 如果我们还需要什么添加什么包，或者要更新已经下载的包，可以参考ROS官网教程中的4.Maintaining a Source Checkout。但要注意的是，安装依赖的时候，有关系统的参数一定要是--os=debian:buster。

2. rviz编译失败是因为其依赖于ogre图形库，而apt包管理器中的ogre-1.9依赖于libboost-thread-dev，libboost-thread-dev又依赖于libboost1.67-dev，而我们前面已经说了，ROS Kinetic中的rospack依赖于libboost1.58，与libboost1.67冲突。于是这便形成了一个死循环。

   但我认为这并不是无解的情况，因为我去ogre官网查阅了一些资料，发现libboost-thread-dev其实不是必须的依赖项，只不过apt包管理器中的ogre-1.9需要该依赖，所以我们也许可以直接从源码构建ogre，进而构建rviz。

   我尝试了几次从源码构建ogre，均以失败告终，有时间我会再次进行尝试，争取在Raspbian构建完整的ROS Kinetic Desktop。（如果Kinetic的维护期结束，Noetic的生态变得完善，那么我会放弃这个问题，转去使用Melodic或者是Noetic ）

4.参考资料

Installing ROS Kinetic on the Raspberry Pi

Trouble processing tf2 package

Make fails at 82% - modules/python/src2/cv2.cpp:919:34 - error: invalid conversion from ‘const char*’ to ‘char*’

Compiling ROS on raspberry pi 4 with Buster, problem with libboost1.58

No package ‘OGRE’, ‘OGRE-Overlay’ found: ROS/kinetic/RPi