【ROS2】MOMO的鱼香ROS2（二）ROS2入门篇——ROS2初体验

引言

笔者跟着鱼香ROS的ROS2学习之旅
学习参考：
【ROS2机器人入门到实战】
笔者的学习目录

1. MOMO的鱼香ROS2（一）ROS2入门篇——从Ubuntu操作系统开启

专业术语认识

1. DDS：Data Distribution Service (数据分发服务)。是由对象管理组 (OMG) 于 2003 年发布并于 2007 年修订的开分布式系统标准。
2. GUI（Graphical User Interface）图形用户界面
3. CLI（Command-Line Interface）命令行界面
4. API（ Application Programming Interface）应用程序编程接口
5. RMW （ROS Middleware Interface）中间件接口

1 认识ROS2

ROS2是在ROS的基础上设计开发的第二代机器人操作系统，可以帮助我们简化机器人开发任务，加速机器人落地的 软件库和工具集 。

1.1 ROS2版本对照表

笔者使用的主要是针对ubuntu18.04 的eloquent和20.04的foxy
ROS2官方更新计划：http://docs.ros.org/en/humble/Releases.html

1.2 ROS与ROS2对比

ROS的不足：
ROS的设计目标是简化机器人的开发，设计了一整套通信机制（话题、服务、参数、动作）。

1. 强依赖Ros Master（主节点）
2. 通信基于TCP实现，实时性差、系统开销大
3. 对Python3支持不友好，需要重新编译
4. 消息机制不兼容
5. 没有加密机制、安全性不高

ROS2的改进：

1. 去中心化master 节点
2. 支持多操作系统：linux、windows、mac，甚至是嵌入式RTOS
3. 采用DDS通信，增强了ROS2的实时性、可靠性和连续性
4. 支持pyhton3
5. 编译系统的改进（catkin到ament）
6. C++标准更新到c++11
7. 可以使用相同 API 的进程间和进程内通信

ROS2自身只做个进程间的通信，节点和节点之间的通信采用的是DDS服务进行

1.3 ROS2架构

1.3.1 DDS实现层

Data Distribution Service (数据分发服务)。是由对象管理组 (OMG) 于 2003 年发布并于 2007 年修订的开分布式系统标准。
通过类似于ROS中的话题发布和订阅形式来进行通信，同时提供了丰富的服务质量管理来保证可靠性、持久性、传输设置等。
参考链接：ROS2中间件DDS架构

1.3.2 ROS中间件接口（RMW）

这一层将DDS实现层进一步的封装，使得DDS更容易使用。原因在于DDS需要大量的设置和配置（分区，主题名称，发现模式，消息创建,…），这些设置都是在ROS2的抽象层中完成的。

1.3.3 ROS2客户端库 RCL

RCL（ROS Client Library）ROS客户端库，其实就是ROS的一种API，提供了对ROS话题、服务、参数、Action等接口。

GUI（Graphical UserInterface）就是平常我们说的图形用户界面，大家用的Windows是就是可视化的，我们可以通过鼠标点击按钮等图形化交互完成任务。
CLI（Command-Line Interface）就是命令行界面了，我们所用的终端，黑框框就是命令行界面，没有图形化。

API（ Application Programming Interface）应用程序编程接口。API在不同语言中的表现形式不同，在C和C++表现为头文件，在Python中表现为Python文件。

rclc可以实现多个语言的ROS2的库

2 安装ROS2

根据电脑的架构选择合适的ROS2版本
ubuntu18.04 的系统架构为[amd64:bionic]

2.1 ROS安装（一键式）

参考链接：动手安装ROS2

执行下面的命令，然后按照脚本指示文件操作即可

wget http://fishros.com/install -O fishros && . fishros

选择
[1]:一键安装(推荐):ROS(支持ROS/ROS2,树莓派Jetson)
[1]:更换系统源再继续安装
[2]:更换系统源并清理第三方源
[5]:eloquent(ROS2)
[1]:eloquent(ROS2)桌面版

安装成功在终端输入

ros2

2.2 手动安装ROS2

直接在base环境下安装，Ctrl+Alt+T打开终端

2.2.1 添加ROS软件源

echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture)] https://repo.huaweicloud.com/ros2/ubuntu/ $(lsb_release -cs) main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/ros2.list > /dev/null

2.2.2 添加公钥

sudo apt install curl gnupg2 -y
curl -s https://gitee.com/ohhuo/rosdistro/raw/master/ros.asc | sudo apt-key add -

2.2.3 更新

# 确保包索引是最新的
sudo apt update

2.2.4 安装ros2

sudo apt install ros-humble-desktop

2.2.5 安装依赖

sudo apt install python3-argcomplete -y

2.2.6 配置环境变量

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

2.2.7 卸载

# sudo apt remove ros-[版本]-* 
sudo apt remove ros-eloquent-*
sudo apt autoremove

2.2.8 ROS2安装路径

cd /opt/ros/eloquent/
ls

3 ROS2测试

3.1 listener和talker

启动倾听者

ros2 run demo_nodes_py listener

启动说话者

ros2 run demo_nodes_cpp talker

3.2 小海龟

# 终端1
ros2 run turtlesim turtlesim_node
# 终端2
ros2 run turtlesim turtle_teleop_key

3.3 可视化

rqt