Soma Zero Tutorials
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3.2 安装 ROS2 以及初体验

一、安装 ROS2

1.1 版本选择逻辑

ROS2 有多个版本，每隔一段时间会发布新版本。我们的版本选择遵循以下逻辑：

第一步：确定 ROS2 版本
本课程选择 ROS2 Jazzy，原因是：

  • ✓ 支持 MoveIt2 Python API（本课程核心功能需求）
  • ✓ 其他版本可能不提供完整的 Python API 支持

具体支持情况参见 MoveIt2 官方说明

第二步：匹配操作系统版本
不同 ROS2 版本对应不同的操作系统和 Python 版本：

  • 越新的 ROS2 版本 → 要求越新的 Ubuntu 版本
  • 根据官方文档建议，ROS2 Jazzy 官方推荐 Ubuntu 24.04

最终配置：

操作系统：Ubuntu 24.04 LTS
ROS2版本：Jazzy Jalisco
Python版本：3.12+
​

关于版本兼容性：ROS2 核心原理相同，官方保持良好的向后兼容性。如果未来有新版本发布，课程中的概念和方法依然适用，只需按官方文档调整安装命令即可。

Ubuntu 24.04 LTS 镜像下载：https://ubuntu.com/download/desktop，请自行下载安装，推荐双系统。

1.2 安装 ROS2

推荐使用 deb packages 方式安装，这里提供两个 shell 脚本，可快速安装：

如果需要编译安装，参考官方教程

使用方法: chmod +x install_ros2_jazzy.sh && ./install_ros2_jazzy.sh

1.3 验证 ROS2

介绍 插图
Ubuntu 内置的终端不好用，安装一下 sudo apt install terminator
设置环境 source /opt/ros/jazzy/setup.bash 如果你用的不是 bash，请将 .bash 替换为你的 shell 类型。可选值：setup.bash、setup.sh、setup.zsh
一个终端运行 ros2 run demo_nodes_cpp talker
另一个终端先 source，再运行 ros2 run demo_nodes_py listener

应该可以看到两边信息同步。

1.4 配置环境

1.4.1 为什么需要 source？

ROS2 基于**工作空间（workspace）**概念：

  • 不执行 source 命令 → 无法使用 ros2 命令和软件包
  • 每次打开新终端都需要重新 source

source 是 shell 内置命令，作用是在当前进程中执行脚本，使环境变量设置生效。

# 两种等价写法
source /opt/ros/jazzy/setup.bash
. /opt/ros/jazzy/setup.bash
​

1.4.2 setup.bash 里有什么？

setup.bash 脚本设置了多个关键环境变量：

主要环境变量：

ROS_DISTRO=jazzy                    # ROS2版本
ROS_VERSION=2                       # 区分ROS1/ROS2
PYTHONPATH=/opt/ros/jazzy/lib/...   # Python模块路径
PATH=/opt/ros/jazzy/bin:...         # 可执行命令路径（ros2命令）
LD_LIBRARY_PATH=/opt/ros/jazzy/lib/...  # 动态库路径
AMENT_PREFIX_PATH=/opt/ros/jazzy    # 软件包查找路径
​

1.4.3 配置方式

方式 1：手动配置（临时）

source /opt/ros/jazzy/setup.bash  # 每次打开新终端都需要执行
​

方式 2：自动配置（推荐）

# 添加到启动脚本
echo "source /opt/ros/jazzy/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc  # 立即生效
​

其他 shell：zsh 用户改为 ~/.zshrc

验证配置：

printenv | grep -i ROS  
# 输出类似
ROS_VERSION=2
ROS_PYTHON_VERSION=3
AMENT_PREFIX_PATH=/opt/ros/jazzy
CMAKE_PREFIX_PATH=/opt/ros/jazzy/opt/gz_math_vendor:/opt/ros/jazzy/opt/gz_utils_vendor:/opt/ros/jazzy/opt/gz_cmake_vendor
ROS_AUTOMATIC_DISCOVERY_RANGE=SUBNET
PYTHONPATH=/opt/ros/jazzy/lib/python3.12/site-packages
LD_LIBRARY_PATH=/opt/ros/jazzy/opt/rviz_ogre_vendor/lib:/opt/ros/jazzy/lib/x86_64-linux-gnu:/opt/ros/jazzy/opt/gz_math_vendor/lib:/opt/ros/jazzy/opt/gz_utils_vendor/lib:/opt/ros/jazzy/opt/gz_cmake_vendor/lib:/opt/ros/jazzy/lib
PATH=/opt/ros/jazzy/bin:/home/enpei/.vscode-server/data/User/globalStorage/github.copilot-chat/debugCommand:/home/enpei/.vscode-server/data/User/globalStorage/github.copilot-chat/copilotCli:/home/enpei/.vscode-server/cli/servers/Stable-994fd12f8d3a5aa16f17d42c041e5809167e845a/server/bin/remote-cli:/home/enpei/.atuin/bin:/home/enpei/.local/bin:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games:/snap/bin
ROS_DISTRO=jazzy
​

1.4.4 可选：ROS_DOMAIN_ID

什么时候需要？ 多人在同一局域网使用 ROS2 时，为避免节点互相干扰，可设置不同的 Domain ID（0-101）进行隔离：

export ROS_DOMAIN_ID=10  # 临时设置
echo "export ROS_DOMAIN_ID=10" >> ~/.bashrc  # 永久生效
​

什么时候不需要？ 只有你一个人使用，或者需要多台电脑协同工作时，保持默认即可。

ROS2 的自动发现机制

ROS2 使用 DDS 协议实现自动发现：节点启动时通过多播广播自己的存在，其他节点收到后自动建立连接。这就是为什么同一局域网内的 ROS2 程序能自动互相通信，无需手动配置 IP 地址。

二、ROS2 初体验

2.1 Episode1 真机测试

没有 Episode1 机械臂的可以跳过此小结，请看 2.2 小乌龟测试

  • 下载 Episode1 ROS2 包，并解压

  • 安装 PEAK 驱动

    首先需要安装 PEAK 驱动程序（如果已经安装完毕，可跳过），安装完成后可以使用以下命令检查：

    pcaninfo
# 我的输出
PCAN driver version: 8.20.0
PCAN-Basic version: 4.10.0.4

* pcanusb32: "PCAN_USBBUS1" (0x051), PCAN-USB #1, devid=0x00 (/sys/class/pcan/pcanusb32)
​

  • 安装 Python 相关包

    # 安装 wheelhouse 目录下的 Python 包：
pip3 install ./episode_controller_core-1.0.0-cp312-cp312-linux_x86_64.whl --break-system-packages
​

    --break-system-packages：Ubuntu 24.04 默认禁止 pip 直接安装包到系统 Python 环境（避免与系统包管理器冲突）。此参数允许强制安装，适用于明确知道不会影响系统的情况。

  • 编译项目

    # 安装依赖
rosdep install --from-paths src --ignore-src -y
# 编译
colcon build
​

    正常编译你会看到

    Starting >>> robot_arm_interfaces
Starting >>> episode1_urdf_1113
Finished <<< episode1_urdf_1113 [1.40s]                                  
Finished <<< robot_arm_interfaces [14.0s]                      
Starting >>> episode_controller
Finished <<< episode_controller [1.37s]           

Summary: 3 packages finished [15.5s]
​

  • 设置环境

    source install/setup.bash
​

    两种 source 的区别：

    • source /opt/ros/jazzy/setup.bash：加载 ROS2 系统环境（基础工具和官方包）
    • source install/setup.bash：加载用户工作空间环境（自己编译的包，会叠加在系统环境之上）

    工作空间的 install/setup.bash 会自动关联系统环境，通常只需 source 一次即可。

  • 启动机械臂控制接口

    注意，用 ROS2 控制，我们就不需要打开带界面的机械臂上位机了，你可以关掉它或者停止服务，否则 USB 端口被占用，无法启动 ROS2 包

    若要初始化机械臂（从归零开始），使用下面命令：

    ros2 run episode_controller interface --ros-args -p init_mode:=0 -p usb_index:=1
​

    如果你有多个 USB2CAN 设备，注意调整 usb_index 的值

    若要从当前位置恢复：

    ros2 run episode_controller interface
​

    其实用了默认值：init_mode:=1 usb_index:=1

    一切正常，你会看到

    controller_core loaded
[INFO] [1767345749.065369607] [episode_robot_interface]: 开始初始化: usb_index=1, init_mode=1
[INFO] [1767345749.065706657] [episode_robot_interface]: 正在初始化电机控制，usb_index=1
CAN通信初始化成功！
[INFO] [1767345749.080942187] [episode_robot_interface]: 电机控制初始化成功，usb_index=1
[INFO] [1767345749.085726614] [episode_robot_interface]: 成功从当前位置恢复: [180.0, 90.03, 83.06, 29.99, 109.99, 29.96]
[INFO] [1767345749.239601963] [episode_robot_interface]: 以120.0Hz频率发布关节状态
[INFO] [1767345749.240079933] [episode_robot_interface]: Episode1机械臂接口准备就绪
​

  • 启动 RViz 可视化

    在新终端中启动 RViz（记得先 source 环境）：

    ros2 launch episode1_urdf_1113 launch.py
​

    加载配置后，你会看到机械臂的 3D 模型：

  • 测试机械臂运动

    在新终端中（记得先 source 环境）运行以下命令测试运动功能：

    ros2 run episode_controller client_demo --action move_xyz
​

    一切正常的话，你会看到机械臂开始运动，同时 RViz 中的模型也会同步更新。

2.2 小乌龟测试

  • 一个终端打开：

    ros2 run turtlesim turtlesim_node
​

    应该可以看到弹出的游戏界面：

  • 另一个终端打开：

    ros2 run turtlesim turtle_teleop_key
​

    使用方向键应该可以控制这个小乌龟运动。