【嵌入式 · 机器人】在 Linux 下安装 ROS2（机器人操作系统）
安装要求
安装 ROS2 需要保证 Linux 系统的发行版是 Ubuntu，并且不同版本的 Ubuntu 只能安装对应版本的 ROS2。
系统不是 Ubuntu 怎么办？
- 系统是 Mac OS 或 Windows：安装一个 Ubuntu 的虚拟机，在虚拟机里安装 ROS2。（虽然 ROS2 提供了 MAC OS 和 Windows 的版本，但稳定性相对于 Ubuntu 版本可能会差一些）
- 系统是其他发行版本的 Linux：
① 方法一：备份数据，然后刷成 Ubuntu 系统（嵌入式开发板或系统数据较少可以使用这种方法）
② 方法二：安装 Docker，拉取 ROS2 镜像。可以将 Docker 理解为 Linux 下一种特殊的虚拟机，它只能虚拟出 Linux 系统，但是不像普通的虚拟机那样会占用额外的系统资源。（可以在网上搜索 “Docker ROS2” 查找对应的教程，本篇博客主要讲解在 Ubuntu 下安装 ROS2，不会涉及到相关内容）
ROS2 版本对应表
| ROS2 版本 | 版本代号 | 发布时间 | 维护截止时间 | Ubuntu 版本 |
|---|---|---|---|---|
| Ardent Apalone | ardent | 2017.12 | 2018.12 | Ubuntu 16.04（Xenial Xerus） |
| Bouncy Bolson | bouncy | 2018.7 | 2019.7 | Ubuntu 16.04（Xenial Xerus）、Ubuntu 18.04 (Bionic Beaver) |
| Crystal Clemmys | crystal | 2018.12 | 2019.12 | Ubuntu 18.04 (Bionic Beaver) |
| Dashing Diademata | dashing | 2019.5 | 2021.5 | Ubuntu 18.04 (Bionic Beaver) |
| Eloquent Elusor | eloquent | 2019.11 | 2020.11 | Ubuntu 18.04 (Bionic Beaver) |
| Foxy Fitzroy | foxy | 2020.6 | 2023.5 | Ubuntu 20.04 (Focal Fossa) |
| Galactic Geochelone | galactic | 2021.5 | 2022.11 | Ubuntu 20.04 (Focal Fossa) |
| Humble Hawksbill | humble | 2022.5 | 2027.5 | Ubuntu 22.04 (Jammy Jellyfish) |
在官网还有一个 rolling 版本，该版本属于开发版，所有的功能、软件包等都是最新的，所以不是非常稳定，在学习、应用时不建议选择这个版本。
来源：Distributions — ROS 2 Documentation: Rolling documentation
开始安装
选择版本
查看当前系统的发行版本：
cat /etc/issue
我的系统是 Ubuntu 20.04，根据上一节的版本对应表，应该选择 foxy 版本。
# 设置 ROS2 版本为 foxy
export ROS_DISTRO=foxy
（如果你的系统是 Ubuntu 22.04，就要选择 humble 版本）
设置语言环境
安装 ROS2 前必须确保语言环境支持 UTF-8。
# 检查 UTF-8 环境
locale
# 设置 UTF-8
sudo apt update && sudo apt install locales
sudo locale-gen en_US en_US.UTF-8
sudo update-locale LC_ALL=en_US.UTF-8 LANG=en_US.UTF-8
export LANG=en_US.UTF-8
# 验证是否已经设置为 UTF-8
locale
添加软件源
# 安装必备的工具
sudo apt update && sudo apt install curl gnupg2 lsb-release
# 添加 ROS2 软件源的 GPG Key
curl http://repo.ros2.org/repos.key | sudo apt-key add -
# 添加 ROS2 软件源
echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg] http://packages.ros.org/ros2/ubuntu $(source /etc/os-release && echo $UBUNTU_CODENAME) main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/ros2.list > /dev/null
# 更新软件包信息信息
sudo apt update
安装 ROS2
ROS2 有完整版和基础版两个版本：
- 完整版：包括了 GUI 程序、Demo ，个人电脑或性能较强、需要 GUI 功能的开发板建议选择这个版本（如树莓派 4B、Jetson Nano、香橙派 4等）
- 基础版：只包含最基础的通信功能。性能较弱或不需要 GUI 的开发板建议选择这个版本（如树莓派 Zero、香橙派 Zero 2 等）
# 安装完整版
sudo apt install ros-$ROS_DISTRO-desktop
# 安装基础版
sudo apt install ros-$ROS_DISTRO-ros-base
安装 ROS2 开发工具（包括 ROS2 的编译器、构建工具等）：
sudo apt install ros-dev-tools
初始化环境：
source /opt/ros/$ROS_DISTRO/setup.bash
每次执行，太麻烦了，将初始化脚本加入启动文件：
# 设置 ROS2 版本为 foxy（注意要根据自己的 Ubuntu 版本更改）
echo "export ROS_DISTRO=foxy" >> ~/.bashrc
echo "source /opt/ros/$ROS_DISTRO/setup.bash" >> ~/.bashrc
测试 ROS2 安装情况
基础版需要安装 Demo 程序，完整版则不需要安装：
# 安装 Demo 程序
sudo apt install ros-$ROS_DISTRO-demo-nodes-cpp
输入：
# 运行 Talker 程序
ros2 run demo_nodes_cpp talker
再打开另一个一个终端，输入：
# 运行 Listener 程序
ros2 run demo_nodes_cpp listener
ROS2 安装成功！
说明
如果安装的是基础版，是不会带有
小乌龟程序的，需要运行下面的命令安装：
sudo apt install ros-$ROS_DISTRO-turtlesim
参考资料
[1] ROS2 和Ubuntu 版本对应关系_IT兔的博客-CSDN博客
[2] Distributions — ROS 2 Documentation: Rolling documentation
[3] Ubuntu (Debian) — ROS 2 Documentation: Foxy documentation
后记
所有的工具都是为了帮助我们更方便地解决问题。我们学习如何使用工具，并不是为了学习这个工具而去学习，而是为了解决问题我们遇到的问题。
ROS 作为机器人的框架，本质也是一个工具，它在最初只是为了解决机器人各模块间通信的问题，但随着时间发展，ROS 逐渐发展出了一个生态，大量的机器人开源项目（涵盖感知、规划、控制、定位、SLAM和建图、可视化等）都以 ROS 做为基础。
我们没有必要把大量时间、精力都放在 ROS2 上，因为 ROS2 本质上只是为了解决机器人各模块通信的问题，这里不是说模块间的通信不重要，而是说一个机器人如果只解决了通信问题，而不去考虑机械、控制、电子、算法，一样是运行不起来的。所以，我们一定要合理安排学习的重心，弄懂一些基础的概念后，ROS2 学起来就会非常简单。