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环境准备与源码地图

更新于 2023-12-30约 5 分钟阅读

本套教程只使用 ROS 2 Humble。先准备能重复运行的环境，再开始读源码；学习工作区由你自己创建。

1.本节目标

先分清三件事：Ubuntu 22.04 提供操作系统环境；工作区保存你编写的包；源码阅读目录保存框架实现。安装软件包，不等于获得它完整的 .cpp 源码。

以下操作默认使用普通用户和 Bash 终端。软件安装与系统配置需要 sudo，创建工作区、构建和运行 ROS 程序不需要提权。

2.示例 1：准备 ROS 2 Humble 并检查版本

先查看系统版本和字符编码：

lsb_release -ds
locale

系统应为 Ubuntu 22.04，语言环境应支持 UTF-8。如果尚未安装 ROS 2 Humble，先按 ROS 2 Humble 的 Ubuntu 安装说明配置语言环境和 ROS 2 软件源。完成软件源配置及该说明中的系统更新步骤后，安装桌面版：

sudo apt-get update
sudo apt-get install -y ros-humble-desktop

已经安装 Humble 的用户可以直接检查环境：

source /opt/ros/humble/setup.bash
printenv ROS_DISTRO
ros2 --help

ROS_DISTRO 应输出 humble。如果 setup.bash 不存在，先完成 Humble 安装；如果版本不符，打开新终端并检查是否自动加载了其它 ROS 发行版。

3.示例 2：安装基础开发与控制依赖

sudo apt-get update
sudo apt-get install -y build-essential cmake \
  ros-humble-ros2-control ros-humble-ros2-controllers \
  ros-humble-xacro ros-humble-robot-state-publisher \
  ros-humble-rviz2 ros-humble-joint-state-publisher-gui \
  python3-colcon-common-extensions python3-rosdep git ripgrep

安装后检查编译工具和框架包的位置：

g++ --version
cmake --version
ros2 pkg prefix controller_manager

编译器需要支持 C++17，不要求固定的补丁版本。最后一条应返回包的安装前缀；如果仍找不到包，先确认安装成功，并在当前终端重新 source Humble。

Fortress 依赖放在机械臂物理仿真，串口依赖放在虚拟串口与模拟下位机，按学习进度安装。

4.示例 3：由你创建官方实例工作区

本套教程使用两个工作区：~/ros2_control_demos_ws 运行官方实例；~/ros2_control_humble_ws 从从零创建学习工作区开始保存你亲手编写的包。它们都是你学习时执行命令创建的。

mkdir -p ~/ros2_control_demos_ws/src
cd ~/ros2_control_demos_ws/src
git clone --branch humble https://github.com/ros-controls/ros2_control_demos.git
cd ros2_control_demos
git checkout c273b1316cce043c252c593dc6a232ea57174690
cd ~/ros2_control_demos_ws
rosdep update --rosdistro humble
rosdep install --from-paths src --ignore-src -r -y --rosdistro humble
source /opt/ros/humble/setup.bash
colcon build --symlink-install --packages-up-to \
  ros2_control_demo_example_1 ros2_control_demo_example_2 \
  ros2_control_demo_example_3 ros2_control_demo_example_9 \
  --cmake-args -DBUILD_TESTING=OFF
source install/setup.bash

如果提示 rosdep 尚未初始化，先执行一次 sudo rosdep init，再执行 rosdep update。不要重复初始化已经存在的配置。

这里用 --packages-up-to，会包含工作区内的依赖包。当前 demos 中有 ros2_control_demo_test_utils，只选择 example_1 而遗漏依赖会导致构建失败；即使关闭测试，也应让 colcon 正确解析依赖。

5.示例 4：下载供阅读的框架源码

阅读目录与 src 分开，避免 colcon 无意间编译整套框架并覆盖发行包。

mkdir -p ~/ros2_control_humble_reference
cd ~/ros2_control_humble_reference
git clone --depth 1 --branch 2.54.3 https://github.com/ros-controls/ros2_control.git
git clone --depth 1 --branch 2.54.1 https://github.com/ros-controls/ros2_controllers.git
git clone --depth 1 --branch 2.15.1 https://github.com/ros-controls/realtime_tools.git
git clone --depth 1 --branch 4.9.0 https://github.com/ros-controls/control_msgs.git
git clone --depth 1 --branch 0.7.21 https://github.com/ros-controls/gz_ros2_control.git

仓库	本教程采用版本	首先阅读的位置
ros2_control	2.54.3	controller_manager、hardware_interface、controller_interface
ros2_controllers	2.54.1	forward_command_controller、joint_trajectory_controller、diff_drive_controller
realtime_tools	2.15.1	realtime_buffer.hpp
control_msgs	4.9.0	control_msgs/action/FollowJointTrajectory.action
gz_ros2_control	0.7.21	gz_ros2_control/src、gz_ros2_control_demos

这些标签用于对应教程中的源码讲解。Humble 安装包可能具有不同的补丁版本；如果 API 或参数不同，先检查安装版本，再对照匹配的标签。

dpkg-query -W ros-humble-ros2-control ros-humble-ros2-controllers \
  ros-humble-realtime-tools ros-humble-control-msgs
ros2 pkg prefix hardware_interface

6.新终端的统一约定

每个终端都要 source。运行官方例子时 source demos 工作区；运行自编工程时 source learning 工作区。不要在 .bashrc 中同时叠加不相关的机器人工作区。一个 ROS domain 中一次只运行一个本教程机器人，避免多个 /controller_manager 和 /joint_states 相互干扰。

本教程不要求设置特定的 ROS_DOMAIN_ID。相关终端应使用一致的 domain 配置；若需要隔离多台机器人或多组实验，再为各组选择不同的 domain，并在同组终端中保持一致。

7.本节总结

source 决定当前终端能找到哪一套包；colcon build 产生安装空间；pluginlib 从安装空间查找插件。下载了源码却没有构建、安装和 source，系统不会自动使用它。

参考：Humble 官方文档、官方 demos 安装说明。

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