一、ROS环境配置

1.1 环境配置过程

ROS支持在Linux系统上安装部署，因为ROS与Ubuntu兼容性最好，使用它的首选开发平台是Ubuntu，并且Ubuntu版本和ROS版本要一致。

1.1.1 Ubuntu镜像文件下载

进入Ubuntu官网地址：https://ubuntu.com

点击download，然后点击Ubuntu desktop

进入下一个界面，往下滑，可以选择最新版本或者旧版本进行下载

若选择旧版本，点击之后进入下一界面，往下滑找到 past release，双击past release（个人建议是下载新版本）

选择自己想要的版本进行下载

下载完成

1.1.2 创建虚拟机

新建虚拟机 ，点击下一步

点击下一步

选择稍后安装驱动器 ，点击下一步

选择Linux，Ubuntu 64位，点击下一步

命名虚拟机（可选择默认，也可自行修改），选择安装位置（可选择默认，也可自行修改，建议不要安装在C盘，特别是个别C盘大神），点击下一步

按照默认就行（可根据需要自行修改，班级需要我改成2处理器,2内核），点击下一步

按照默认虚拟机内存（可根据需要自行修改，我这里是班级需要内存改到8GB以上，不然后期有大工程，会卡），点击下一步

默认选择“使用网络地址转换（NAT）”，点击下一步

选择LSI Logic，点击下一步

选择SCSI，点击下一步

选择创建新虚拟磁盘，点击下一步

修改磁盘大小（可选择默认或更大的，我建议改成80GB，以后存东西多了，完全不够用），选择将磁盘拆分为多个文件，点击下一步

选择磁盘文件存储位置，选择之前的存放路径下，点击下一步

选择自定义硬件

选择使用ISO映像文件，打开刚刚下载的镜像文件路径，点击关闭

点击完成

打开虚拟机 ，等待一会儿会出现如下界面，最左侧语言栏往下滑选择简体中文，然后点击安装Ubuntu

点击继续

去掉安装时更新，点击继续

 点击现在安装

 点击继续，将改动写入磁盘

点击继续

设置名字，密码，点击继续进行安装

安装中

安装完成，重启即可

1.1.3 在Ubuntu20.04系统中安装ROS

一 前言

新人笔者到目前为止，已经在不同版本的Ubuntu系统下反复安装了多次ROS软件包，考虑到每次重新安装ROS都需要在网络中查找大量的参考资料，非常麻烦，所以笔者决定结合自身过往的安装过程，将自身遇到的问题和对应的解决方法记录下来，不仅方便自己日后安装ROS，也能帮助其他尝试安装ROS的人少走一些弯路。具体安装流程如下所述，如果能够对各位看官老爷有所有所帮助的话，就麻烦各位看官老爷点赞、收藏加关注了QAQ。

二 配置Ubuntu系统软件源

2.1 安装环境

本文对应安装环境为DELL G16 7630 + Ubuntu 20.04.6

此时系统的软件源为默认的软件源，用户想要下载或更新软件就必须要访问国外的服务器，下载速度慢不说，甚至还有可能被拒绝访问，只有登录外网才能稳定下载软件和更新。幸好国内有许多业内顶尖团队开发出了高质量的免费镜像网站，通过它们我们就能够快速下载对应的软件以及更新。清华大学推出的开源镜像站：

清华大学开源软件镜像站 | Tsinghua Open Source Mirror

2.2 配置系统官方软件源

进入清华大学开源软件镜像站 | Tsinghua Open Source Mirror，在提供的镜像列表中找到ubuntu选项，点击那个问号，进入到使用帮助界面。

如上图所示，在该界面中调整Ubuntu的版本为Ubuntu20.04LTS(用户使用的系统版本)，复制界面中的软件源配置内容进入系统终端，输入以下命令

<code># 复制原有的软件源配置文件到桌面

cp /etc/apt/sources.list ~/Desktop

# 编辑系统当前的软件源配置文件

sudo gedit /etc/apt/sources.list

将sources.list文件中的内容替换为上文中复制的软件源配置内容，保存，此时ubuntu系统的官方软件源已经替换为清华镜像网站，用户可以自由下载Ubuntu系统所需要的软件和更新。但如果想要下载ROS软件包，还需要额外添加第三方软件源。

2.3 配置第三方(ROS)软件源

还是进入到清华大学开源软件镜像站 | Tsinghua Open Source Mirror，在提供的镜像列表中找到ros选项，如上图所示，点击那个问号，进入到使用帮助界面。

如上图所示，在ROS软件仓库镜像使用帮助界面中调整系统版本为Ubuntu20.04LTS(用户使用的系统版本)，复制界面中的软件源配置内容，不必理会界面中提示你输入的命令。

<code># 默认注释了源码镜像以提高 apt update 速度，如有需要可自行取消注释

deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ focal main restricted universe multiverse

# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ focal main restricted universe multiverse

deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ focal-updates main restricted universe multiverse

# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ focal-updates main restricted universe multiverse

deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ focal-backports main restricted universe multiverse

# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ focal-backports main restricted universe multiverse

# deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ focal-security main restricted universe multiverse

# # deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ focal-security main restricted universe multiverse

deb http://security.ubuntu.com/ubuntu/ focal-security main restricted universe multiverse

# deb-src http://security.ubuntu.com/ubuntu/ focal-security main restricted universe multiverse

# 预发布软件源，不建议启用

# deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ focal-proposed main restricted universe multiverse

# # deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ focal-proposed main restricted universe multiverse

deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ros/ubuntu/ focal main

在替换成功之后的sources.list文件末尾添加ROS的软件源地址，此时sources.list文件内容如上所示，保存文件并退出。

sudo touch /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list

sudo gedit /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list

# 在文件中黏贴之前复制的ROS源，保存并退出

如果不希望直接在Ubuntu系统官方软件源文件(sources.list)中混入第三方软件源(ROS)，那可以在sources.list.d文件夹中新建一个ROS的软件源配置文件ros-latest.list，并将清华镜像站中的ROS软件源存储到该文件中，不必在sources.list文件末尾添加ROS软件源。具体指令过程如上所示。

sudo apt update

成功配置好系统软件源之后，在终端中键入以上命令，更新系统软件包索引。

三 安装ROS

3.1 配置公钥

#生成公钥

sudo apt-key adv --keyserver 'hkp://keyserver.ubuntu.com:80' --recv-key C1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654

# 更新软件包索引

sudo apt update

如果想要让系统安装ROS，就必须要先去公钥服务器生成公钥，更新系统的软件包索引，让系统信任ROS软件源，具体命令如上所示。如果成功生成公钥，终端内容如下所示。

user@user-Dell-3579:~/Desktop$ sudo apt-get update

Executing: /tmp/apt-key-gpghome.qZuk0VBa87/gpg.1.sh --keyserver hkp://keyserver.ubuntu.com:80 --recv-key C1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654

gpg: key F42ED6FBAB17C654: public key "Open Robotics <info@osrfoundation.org>" imported

gpg: Total number processed: 1

gpg: imported: 1

user@user-Dell-3579:~/Desktop$ sudo apt-get update

Hit:1 https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu focal InRelease

Hit:2 https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu focal-updates InRelease

Hit:3 https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu focal-backports InRelease

Hit:4 http://security.ubuntu.com/ubuntu focal-security InRelease

Reading package lists... Done

3.2 ROS版本选取

ACMer笔者使用的系统为Ubuntu 20.04系统，对应的是ROS Noetic。ROS Noetic是ROS1中的最后一个版本，也是ROS1和ROS2之间的一个过渡版本。

3.3 二进制安装ROS

ROS软件包包含了许多的函数库和工具包，所以在二进制下载过程中，用户根据自身需要选择合适的方法下载ROS软件包，截至目前有四种不同的安装方式。

第一种 桌面完整版安装

<code>sudo apt install ros-noetic-desktop-full

使用该安装方式能够安装ROS及其附带的所有库，包含ROS、rqt、rviz、通用机器人函数库、2D/3D仿真器、导航以及2D/3D感知功能，安装时间会长一些，大概用了3、4个G，笔者就是使用上述命令安装的ROS桌面完整版。

第二种 桌面版安装

sudo apt install ros-noetic-desktop

使用该安装方式能够安装ROS、rqt、rviz、通用机器人函数库。

第三种 基础版安装

sudo apt install ros-noetic-ros-base

仅仅只包含ROS核心软件包、构建工具、通信相关的程序库，无GUI工具，不过安装速度很快，也不占用太大的空间

第四种 指定软件包安装

sudo apt install ros-noetic-ros-PACKAGE

使用该安装方式能够安装指定的ROS软件包，上述指令中的PACKAGE指代的是用户想要安装的软件包的名称。如果不太清楚软件包的具体名称，可以使用如下命令查找可用的ROS包。

apt-cache search ros-noetic

四 ROS相关配置

4.1 初始化rosdep

sudo apt install python3-rosdep

rosdep是ROS软件包运行的基础，一些ROS核心组件的运行都需要用到它，并且它还能在用户编译ROS源码时自动检查和安装对应的依赖。在终端输入以上命令，用户能够成功安装rosdep了。

sudo rosdep init && rosdep update

接下来我们需要初始化并更新rosdep，对应的终端指令如上，这一步经常会出现问题，网络中关于这个问题的解决方法也有很多，我之前也遇到过几次，但是不知道为什么我这次使用命令反而很顺利，一次性就成功了，成功时终端界面内容如下图所示。

user@user-Dell-3579:~/Desktop$ sudo rosdep init && rosdep update

Wrote /etc/ros/rosdep/sources.list.d/20-default.list

Recommended: please run

rosdep update

reading in sources list data from /etc/ros/rosdep/sources.list.d

Hit https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/rosdep/osx-homebrew.yaml

Hit https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/rosdep/base.yaml

Hit https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/rosdep/python.yaml

Hit https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/rosdep/ruby.yaml

Hit https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/releases/fuerte.yaml

Query rosdistro index https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/index-v4.yaml

Skip end-of-life distro "ardent"

Skip end-of-life distro "bouncy"

Skip end-of-life distro "crystal"

Skip end-of-life distro "dashing"

Skip end-of-life distro "eloquent"

Skip end-of-life distro "foxy"

Skip end-of-life distro "galactic"

Skip end-of-life distro "groovy"

Add distro "humble"

Skip end-of-life distro "hydro"

Skip end-of-life distro "indigo"

Add distro "iron"

Skip end-of-life distro "jade"

Skip end-of-life distro "kinetic"

Skip end-of-life distro "lunar"

Skip end-of-life distro "melodic"

Add distro "noetic"

Add distro "rolling"

updated cache in /home/fly/.ros/rosdep/sources.cache

如果各位在这一步出现了问题的话，可以看看文章末尾关于这个问题的解决方法。事实上，根据ACMer笔者自身的实际体验，即使不进行这一步也不会影响ROS的正常使用。

4.2 安装依赖工具包

sudo apt install python3-rosinstall python3-rosinstall-generator python3-wstool build-essential

截至目前，ROS 的核心程序包已经安装成功，但是为了更好地构建和管理开发者自己的 ROS 工作空间，我们需要再额外安装一些 ROS 依赖的工具包，比如rosinstall和wstool，具体安装指令如上所示。部分版本的ROS安装这些工具包时，可能需要将上述软件包名称中的python3替换为python。

4.3 配置ROS环境变量

此时ROS的安装工作都已经完成，但是如果想要在以普通用户的权限使用ROS就需要.bashrc内添加ROS相关的环境变量，否则会提示你找不到该命令

# 导入ROS环境变量

echo "source /opt/ros/noetic/setup.bash" >> ~/.bashrc

# 立即刷新终端当前的环境

source ~/.bashrc

在终端中输入以上命令，就能够彻底将ROS嵌入到系统中，第一行命令本质上是在 .bashrc 文件末尾添加 source /opt/ros/noetic/setup.bash这一行命令，以便每次启动终端时都会默认激活ROS。

至此，ROS的安装工作已经完成，为确保ROS安装过程中没有出现问题，我们需要对ROS进行一些简单的测试。

五 ROS测试

5.1 查看ROS版本

rosversion -d

在终端中输入以上命令，如果ROS成功安装，那么会显示系统当前安装的ROS版本(比如noetic)。

5.2 运行turtlesim

第一步，启动roscore

roscore

在终端中输入以上命令，如果ROS成功安装，那么终端会显示以下内容

... logging to /home/fly/.ros/log/209d0f14-2f6e-11ee-97dc-8787e7df2d53/roslaunch-fly-Dell-G16-7630-33464.log

Checking log directory for disk usage. This may take a while.

Press Ctrl-C to interrupt

Done checking log file disk usage. Usage is <1GB.

started roslaunch server http://fly-Dell-G16-7630:34131/

ros_comm version 1.16.0

SUMMARY

========

PARAMETERS

* /rosdistro: noetic

* /rosversion: 1.16.0

NODES

auto-starting new master

process[master]: started with pid [33477]

ROS_MASTER_URI=http://fly-Dell-G16-7630:11311/

setting /run_id to 209d0f14-2f6e-11ee-97dc-8787e7df2d53

process[rosout-1]: started with pid [33487]

started core service [/rosout]

第二步，运行turtlesim结点

rosrun turtlesim turtlesim_node

另开一个终端，在其中输入以上命令，正常情况下会显示以下信息。

[ INFO] [1690878977.127981832]: Starting turtlesim with node name /turtlesim

[ INFO] [1690878977.130397796]: Spawning turtle [turtle1] at x=[5.544445], y=[5.544445], theta=[0.000000]

与此同时，会弹出一个窗口，窗口如下所示，背景为蓝色，中心处是一个静止不动的海龟(海龟的类型可能不一样)。

第三步，运行turtlesim键盘控制结点

<code>rosrun turtlesim turtle_teleop_key

再开启一个终端，在其中输入以上命令，终端会显示以下信息。用户可在终端内输入方向键，控制窗口中的海龟向对应方向运动。

Reading from keyboard

---------------------------

Use arrow keys to move the turtle. 'q' to quit.

5.3 测试成功

如果上述步骤执行没有遇到任何问题，那么恭喜你，ROS已经安装完成，如果你在安装过程中遇到了什么问题的话，可以看看下一届的内容，其中包含了ACMer笔者之前遇到的一些问题以及对应的解决方法。

最后，写文章不易麻烦各位点点赞。

1.2 遇到的问题及原因及解决问题的方法

1.2.1 安装ROS的过程中出现了无法定位软件包的问题

user@user-Dell-3579:~/Desktop$ sudo apt install ros-noetic-desktop-full

Reading package lists... Done

Building dependency tree

Reading state information... Done

E: Unable to locate package ros-noetic-desktop-full

出现上述问题的原因是用户没有将ROS的软件源添加到系统的软件源配置文件中，想要解决该问题，可以参考本节2.3 配置第三方(ROS)软件源这一小节的内容，将ROS软件源加入到系统中。

1.2.2 初始化rosdep时出现错误

user@user-Dell-3579:~/Desktop$ sudo rosdep init && rosdep update

sudo: rosdep: command not found

上述问题的出现是因为没有安装rosdep，运行以下命令就能解决这个问题

sudo apt install python3-rosdep

有些文章可能会让你安装python-rosdep或者python3-rosdep2，如果是在ubuntu20.04系统安装ROS的用户可以直接忽略这些文章，前者已经被废弃了，后者千万不要安装，一旦安装就会删除掉大量的ROS库，想要恢复就只能重装（QVVQ）。

1.2.3 roscore运行出错

user@user-Dell-3579:~/Desktop$ roscore

Command ‘roscore’ not found,but can be installed with:

sudo apt install python-roslaunch

当你尝试使用roscore命令时，却突然报错并提示你安装python-roslaunch，此时你先去运行以下命令。

gedit ~/.bashrc

查看该文件中是否有这么一段话“source /opt/ros/noetic/setup.bash”，如果没有，请跳转到重新配置系统的环境变量；如果有这句话，但是被注释掉了，那么你可以在.bashrc文件中删除这句话开头的"#"号，保存并退出后重新开启一个终端，再次输入roscore指令进行测试。

如果.bashrc文件中有“source /opt/ros/noetic/setup.bash”，又或者在完成上述操作之后仍旧无法使用roscore，那么可以尝试运行如下命令

sudo apt install python-roslaunch

安装成功之后，再次开启一个终端，在这个新终端中输入roscore，查看是否能够成功运行。

1.2.4 rosdep update 报错

这个问题出现的主要原因在于请求的raw.githubusercontent.com网站在国内不能用了，如果不在科学上网的情况下直接使用该命令往往就会报timed out的问题。目前网络中的主流解决方法是修改 /etc/ros/rosdep/sources.list.d/20-default.list 的请求地址，关于这方面的相关指令可以参考这个网站中的内容。

1.2.5 正在等待缓存锁 报错

出现问题：

解决方法：

参考链接：https://blog.csdn.net/diaodaa/article/details/104516036

根据参考链接文章，依次输入

然后重新安装ros

完事！

二、仿真模型的建立

2.1 模型建立过程

2.1.1 车体建模

<code><robot name="mycar" xmlns:xacro="http://www.ros.org/wiki/xacro">code>

<xacro:property name="PI" value="3.141"/>code>

<material name="black">code>

<color rgba="0.0 0.0 0.0 1.0" />code>

</material>

<xacro:property name="footprint_radius" value="0.001" /> code>

<xacro:property name="base_radius" value="0.1" /> code>

<xacro:property name="base_length" value="0.08" /> code>

<xacro:property name="earth_space" value="0.015" /> code>

<xacro:property name="base_joint_z" value="${base_length / 2 + earth_space}" /> code>

<xacro:property name="base_mass" value="2" /> code>

<!-- base -->

<link name="base_footprint">code>

<visual>

<geometry>

<sphere radius="${footprint_radius}" />code>

</geometry>

</visual>

</link>

<link name="base_link">code>

<visual>

<geometry>

<cylinder radius="${base_radius}" length="${base_length}" />code>

</geometry>

<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />code>

<material name="baselink_color">code>

<color rgba="1.0 0.5 0.2 0.7" />code>

</material>

</visual>

<collision>

<geometry>

<cylinder radius="${base_radius}" length="${base_length}" />code>

</geometry>

<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />code>

</collision>

<xacro:cylinder_inertial_matrix m="${base_mass}" r="${base_radius}" h="${base_length}" />code>

</link>

<gazebo reference="base_link">code>

<material>Gazebo/Yellow</material>

</gazebo>

<joint name="link2footprint" type="fixed">code>

<parent link="base_footprint" />code>

<child link="base_link" />code>

<origin xyz="0 0 ${earth_space + base_length / 2 }" rpy="0 0 0"/>code>

</joint>

<!-- qudong wheel -->

<xacro:property name="wheel_radius" value="0.0325" />code>

<xacro:property name="wheel_length" value="0.015" />code>

<xacro:property name="wheel_mass" value="0.05" />code>

<xacro:macro name="add_wheels" params="name flag">code>

<link name="${name}_wheel">code>

<visual>

<geometry>

<cylinder radius="${wheel_radius}" length="${wheel_length}" />code>

</geometry>

<origin xyz="0.0 0.0 0.0" rpy="${PI / 2} 0.0 0.0" />code>

<material name="black" />code>

</visual>

<collision>

<geometry>

<cylinder radius="${wheel_radius}" length="${wheel_length}" />code>

</geometry>

<origin xyz="0.0 0.0 0.0" rpy="${PI / 2} 0.0 0.0" />code>

</collision>

<xacro:cylinder_inertial_matrix m="${wheel_mass}" r="${wheel_radius}" h="${wheel_length}" />code>

</link>

<gazebo reference="${name}_wheel">code>

<material>Gazebo/Red</material>

</gazebo>

<joint name="${name}_wheel2base_link" type="continuous">code>

<parent link="base_link" />code>

<child link="${name}_wheel" />code>

<origin xyz="0 ${flag * base_radius} ${-(earth_space + base_length / 2 - wheel_radius) }" />code>

<axis xyz="0 1 0" />code>

</joint>

</xacro:macro>

<xacro:add_wheels name="left" flag="1" />code>

<xacro:add_wheels name="right" flag="-1" />code>

<!-- zhicheng/wanxiang wheel -->

<xacro:property name="support_wheel_radius" value="0.0075" /> code>

<xacro:property name="support_wheel_mass" value="0.01" /> code>

<xacro:macro name="add_support_wheel" params="name flag" >code>

<link name="${name}_wheel">code>

<visual>

<geometry>

<sphere radius="${support_wheel_radius}" />code>

</geometry>

<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />code>

<material name="black" />code>

</visual>

<collision>

<geometry>

<sphere radius="${support_wheel_radius}" />code>

</geometry>

<origin xyz="0 0 0" rpy="0 0 0" />code>

</collision>

<xacro:sphere_inertial_matrix m="${support_wheel_mass}" r="${support_wheel_radius}" />code>

</link>

<gazebo reference="${name}_wheel">code>

<material>Gazebo/Red</material>

</gazebo>

<joint name="${name}_wheel2base_link" type="continuous">code>

<parent link="base_link" />code>

<child link="${name}_wheel" />code>

<origin xyz="${flag * (base_radius - support_wheel_radius)} 0 ${-(base_length / 2 + earth_space / 2)}" />code>

<axis xyz="1 1 1" />code>

</joint>

</xacro:macro>

<xacro:add_support_wheel name="front" flag="1" />code>

<xacro:add_support_wheel name="back" flag="-1" />code>

</robot>这是什么语言代码

2.1.2 添加摄像头雷达传感器