ROS机械臂开发-开发环境搭建【一】

前言

想系统学习ROS，做一些机器人开发。因为有些基础了，这里随便写写记录一下。

环境配置

docker搭建Ubuntu环境

Dockerfile

# 基础镜像
FROM ubuntu:18.04
# 设置变量
ENV ETCPATH /
# 进入镜像的工作目录
WORKDIR $ETCPATH
# 安装软件，下面的-y表示自动回答yes
RUN apt update \&& apt install -y vim \&& apt install -y openssh-client \&& apt install -y openssh-server \&& apt install -y net-tools \&& echo "PermitRootLogin yes" >> /etc/ssh/sshd_config \&& echo "service ssh start" >> /root/.bashrc \# 添加安装源
#    && echo "deb http://archive.ubuntu.com/ubuntu/ bionic universe" >> /etc/apt/sources.list \
#    && apt update \
#    && DEBIAN_FRONTEND=noninteractive apt install -y xrdp&& apt update \&& apt -y install git \&& apt -y install curl \&& apt -y install xarclock ## 安装以下库来支持中文
#    && apt update \
#    && apt -y install  unity-tweak-tool \
#    && apt -y install unity-lens-applications \
#    && apt -y install unity-lens-files # 暴露端口
#EXPOSE 5000## 指定环境变量
#ENV DISPLAY unix$DISPLAY
#ENV GDK_SCALE GDK_SCALE
#ENV GDK_DPI_SCALE GDK_DPI_SCALE# 容器通过run启动时运行的命令
CMD ["/bin/bash"]

docker build -t ros12_learning:v1 .

docker run -it -d -e DISPLAY=host.docker.internal:0.0 -v D:\Year2023\ROS12_Learning:/root/ROS12_Learning --gpus all --name ros12_learning ros12_learning:v1 /bin/bash

docker exec -it ros12_learning /bin/bash

注意：如果显示容器中的软件GUI，还需要安装好MobaXterm，并开启其Xserver模式。

安装ROS

以下是ROS的几个版本（Melodic、Indigo、Jade、Kinetic、Noetic、Hydro、Groovy）的介绍：

Melodic：ROS Melodic是2018年发布的版本，对应Ubuntu 18.04。它是ROS的长期支持（LTS）版本，维护时间为5年，直到2023年。Melodic包含了许多新的功能和改进，如更好的支持多机器人系统、改进的视觉工具和更好的硬件支持。
Indigo：ROS Indigo是2014年发布的版本，对应Ubuntu 14.04。它是ROS的第二个长期支持版本，维护时间为5年，直到2019年。Indigo在稳定性和性能方面有很大的提升，同时也引入了许多新的功能，如更好的支持移动机器人和传感器。
Jade：ROS Jade是2015年发布的版本，对应Ubuntu 15.04。它在Indigo的基础上进一步提升了性能和稳定性，并添加了许多新的功能，如更好的支持仿真和视觉处理。
Kinetic：ROS Kinetic是2016年发布的版本，对应Ubuntu 16.04。它是ROS的第三个长期支持版本，维护时间为5年，直到2021年。Kinetic在性能和稳定性方面有很大的提升，并添加了许多新的功能，如更好的支持多机器人协作和深度学习。
Noetic：ROS Noetic是2020年发布的版本，对应Ubuntu 20.04。它是ROS的第四个长期支持版本，维护时间为5年。Noetic在性能和稳定性方面有很大的提升，并添加了许多新的功能，如更好的支持机器人操作系统2（ROS 2）和人工智能应用。
Hydro：ROS Hydro是2013年发布的版本，对应Ubuntu 12.04。它是ROS的第一个长期支持版本，维护时间为5年，直到2018年。Hydro在性能和稳定性方面有很大的提升，并添加了许多新的功能，如更好的支持机器人导航和传感器数据处理。
Groovy：ROS Groovy是2012年发布的版本，对应Ubuntu 11.10。它是ROS的早期版本之一，引入了许多重要的功能和工具，如catkin编译系统和ROS Master。Groovy为后来的ROS版本奠定了基础。

总体来说，ROS的每个版本都有各自的特点和改进，同时也不断引入新的功能和工具，以满足不断发展的机器人应用需求

官网安装教程

🎈🎈🎈注意：如果系统版本和ROS版本不对应，就可能遇到无法定位软件包的问题。

配置你的Ubuntu软件仓库（repositories）以允许使用“restricted”“universe”和“multiverse”存储库

apt -y install software-properties-common
add-apt-repository universe
add-apt-repository multiverse
add-apt-repository restricted
apt update

安装ROS

sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'apt -y install curlcurl -s https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.asc | apt-key add -   # 需要科学上网apt updateDEBIAN_FRONTEND=noninteractive apt -y install ros-melodic-desktop-fullecho "source /opt/ros/melodic/setup.bash" >> ~/.bashrcsource ~/.bashrcsource /opt/ros/melodic/setup.bashapt -y install python-rosdep python-rosinstall python-rosinstall-generator python-wstool build-essentialapt install python-rosdeprosdep initrosdep update## 测试安装情况，如果不报错，说明安装成功
roscore

安装Qt Creator开发环境

wget https://download.qt.io/archive/qt/5.12/5.12.12/qt-opensource-linux-x64-5.12.12.runchmod +x qt-opensource-linux-x64-5.12.12.run./qt-opensource-linux-x64-5.12.12.run# 接下来按照界面提示安装

将添加环境变量

echo "export PATH=/opt/Qt5.12.12/Tools/QtCreator/bin:$PATH" >> ~/.bashrcsource ~/.bashrc# 启动
qtcreator

安装Visual Studio Code

我发现这种开发方式非常好用。在VSCode中既可以编辑Dockerfile、创建容器，还能类似ssh那样连接容器，简直太爽了。

首先在windows中安装Visual Studio Code

然后安装以下插件，

在这里插入图片描述

VSCode会自动检测是否安装好Docker以及其中的容器

启动容器
在这里插入图片描述

启动后容器后可连接
在这里插入图片描述

还能查看容器配置（不能更改，更改需要在powershell中进行）

在这里插入图片描述

愉快开发
在这里插入图片描述

基础

ROS文件系统

ROS工作空间是开发、维护、编译ROS代码的一个基本文件夹。Grppvy Galapagos及其之后的ROS版本默认使用catkin编译系统。catkin编译系统是对CMake的拓展。

典型的catkin工作空间

在这里插入图片描述

src：代码空间，其中包含了一个“顶层（toplevel）”的CMake文件—CMakeLists.txt，以及功能包的源码。CMakeLists.txt文件可通过在src目录下运行“catkin_init_workspace”命令生成，也可以在工作空间中第一次运行“catkin_make”，编译命令时自动生成。
build：编译空间
devel：开发空间，存储生成的目标文件（包括头文件、动态链接库、静态链接库、可执行文件等）以及环境变量。
install：安装空间，可通过“make install”命令将编译好的目标安装到此空间中。安装空间由CMAKE_INSTALL_PREFIX设置，默认为/usr/local。应尽量避免在工作空间内使用install空间，所以很多工作空间内没有install文件夹。

功能包

在这里插入图片描述

# 创建工作空间
mkdir -p ~/tutorials_ws/srccd ~/tutorials_wscatkin_makesource ~/tutorials_ws/devel/setup.bashecho "source ~/tutorials_ws/devel/setup.bash">>~/.bashrcsource ~/.bashrcecho $ROS_PACKAGE_PATH