ROS入门教程：安装配置与文件系统详解
ROS入门教程：安装配置与文件系统详解
ROS入门 — 1、ROS安装与配置
一、 ros安装（Ubuntu-Noetic）
1.1 安装
1.1.1 配置软件仓库
在配置软件仓库过程中需要知道Ubuntu存储库的概念。
- 存储库：可以理解为Ubuntu内用来存放不同软件的地方
- 四个主要的存储库：
- Main： 规范支持的免费和开源软件。
- Universe：社区维护的免费和开源软件
- Restricted：设备的专有驱动程序。
- Multiverse受版权或法律问题限制的软件
安装ROS过程中要使用“restricted”“universe”和“multiverse”存储库，配置该三个存储库要进入Ubuntu的Software&Update中进行配置。如下如所示，在Software&Update勾选用到的三个存储库。
1.1.2 配置镜像源
ROS的官方下载源在国外，下载比较慢。推荐用国内的一些镜像源
官方源：
sudo sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'
清华源：
sudo sh -c '. /etc/lsb-release && echo "deb http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ros/ubuntu/ `lsb_release -cs` main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'
1.1.3 设置密钥
配置密钥时是为了确认源代码是正确的，并且没有人在未经所有者授权的情况下，修改任何程序代码。并将其添加到操作系统的可信任列表中。
sudo apt-key adv --keyserver 'hkp://keyserver.ubuntu.com:80' --recv-key C1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654
1.1.4 安装
更新源列表
sudo apt update
ROS安装，这里安装的ROS是完整的版的ROS，包含ROS所有组件。
sudo apt install ros-noetic-desktop-full
如果不需要使用这些组件的，只需要安装部分组件的ROS版本可以参考下面几种方式：
- 桌面版（Desktop）：包括了ROS-Base的全部组件，还有一些工具，比如rqt和rviz。
sudo apt install ros-noetic-desktop
- ROS-Base（仅含骨架）：ROS packaging，build，和communication库。没有图形界面（GUI）工具。
sudo apt install ros-noetic-ros-base
- 安装一个特定的软件包
sudo apt install ros-noetic-PACKAGE
- 查看或搜索所有可用的软件包
apt search ros-noetic
1.1.5 初始化 rosdep
该步骤用于melodic和Kinetic，这里写是为了记录当中的一些坑
sudo rosdep init
rosdep update
在执行这两步时，通常会出现异常，相关解决办法参考连接：
- 解决sudo rosdep init和rosdep
update各种疑难杂症 - rosdep init ROS安装问题解决方案
1.1.6 设置环境
需要使用时配置
source /opt/ros/noetic/setup.bash
一次性解决
echo "source /opt/ros/noetic/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc
注：
- 如果同时安装了好几个ROS，~/.bashrc只会生效你当前使用的这个版本的setup.bash
- 如果是用软件包管理器（例如“apt”）来安装ROS的，这些软件包,没有写入权限。当涉及到ROS软件包源码层面的操作或创建新ROS软件包时，要在具备读写权限的目录下工作，例如主目录（Home）
二、ROS文件系统
2.1 文件系统概念
软件包（Packages）：包是ROS代码的软件组织单元，每个软件包都可以包含程序库、可执行文件、脚本或其他构件。
Manifests（package.xml）：清单（Manifest）是对软件包的描述。它用于定义软件包之间的依赖关系，并记录有关软件包的元信息，如版本、维护者、许可证等。清单详细情况参考：package详细用法
ROS文件系统学习参考资料：ROS文件系统
2.2 文件系统工具
2.2.1 rospack
- 作用：获取软件包的有关信息
- 用法：
rospack options [package_name] - 常用：
rospack find [package_name]
，该选项可以返回软件包的所在路径
2.2.2 roscd
- 作用：切换目录到某个软件包或者软件包集当中，也可以切换到一个软件包或软件包集的子目录中。
- 用法：
roscd [locationname[/subdir]]
，[locationname[/subdir]]=[包名[/包名更下一级目录]] - 特殊用法：
roscd log
，进入存储ROS日志文件的目录，如果你没有执行过任何ROS程序， 系统会报错说该目录不存在。 - 注意：就像ROS中的其它工具一样，roscd只能切换到那些路径已经包含在ROS_PACKAGE_PATH环境变量中的软件包。
2.2.3 rosls
- 作用：直接按软件包的名称执行 ls 命令（而不必输入绝对路径）
- 用法：
rosls [locationname[/subdir]]
2.3 创建ROS工作空间
2.3.1 ROS工作空间的组成
src
- 作用：放置源码
- 包含：
- package：功能包（ROS基本单元）包含多个节点、库与配置文件，包含所有字母小写，只能由字母、数字与下划线组成。
- CMakeLists.txt：编译的基本配置
build
- 作用：编译空间，用于存放CMake和catkin的缓存信息、配置信息和其他中间文件。
devel
- 作用：开发空间，用于存放编译后生成的目标文件，包括头文件、动态&静态链接库、可执行文件等。
ROS工作空间学习参考：ROS 的工作空间
2.3.2 创建ROS工作空间
在home目录下，创建工作空间使用目录
mkdir -p ~/catkin_ws/src
进入创建的目录
cd ~/catkin_ws/
使用catkin_make创建工作空间
catkin_make
2.4 ROS软件包
2.4.1 软件包的组成
- CMakeList.txt：配置编译规则，比如源文件、依赖项、目标文件
- package.xml：包信息，包括：包名、版本、依赖项
- msg：消息通信格式文件
- srv：服务通信格式文件
- include：源文件
- launch：可一次性运行多个节点
- scripts：储存python文件，.py、.sh
- src：储存C++源文件
2.4.2 创建软件包
2.4.2.1 创建软件包
- 进入创建的工作空间
cd ~/catkin_ws/src
- 创建软件包
catkin_create_pkg <package_name> [depend1] [depend2] [depend3]
例如：catkin_create_pkg beginner_tutorials std_msgs rospy roscpp
- 构建软件包
构建软件包也就是编译创建好的软件包
cd ~/catkin_ws
catkin_make
catkin_make首先输出它所使用到的每个空间所在的路径。
工作空间构建完成后，在devel子目录下创建了一个与你通常在/opt/ros/$ROSDISTRO_NAME下看到的目录结构类似的结构。
- 工作空间添加到ROS环境中
. ~/catkin_ws/devel/setup.bash
2.4.2.2 查看包依赖
- 一级依赖
可以使用rospack命令工具来查看这些一级依赖包。
rospack depends1 beginner_tutorials/包名
rospack列出了在运行catkin_create_pkg命令时作为参数的依赖包，这些依赖关系存储在package.xml文件中。
roscd beginner_tutorials
cat package.xml
输出
<package>
...
<buildtool_depend>catkin</buildtool_depend>
<build_depend>roscpp</build_depend>
<build_depend>rospy</build_depend>
<build_depend>std_msgs</build_depend>
...
</package>
- 间接依赖
在很多情况下，一个依赖包还会有它自己的依赖关系
rospack depends1 rospy
输出
genpy
roscpp
rosgraph
rosgraph_msgs
roslib
std_msgs