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ROS1机器人SLAM系列（二）：ROS1环境搭建指南

本文将详细介绍如何在Ubuntu系统上安装和配置ROS1开发环境，为后续的SLAM实践做好准备。

1. 系统要求

1.1 ROS1版本与Ubuntu对应关系

ROS版本	Ubuntu版本	支持状态
Noetic	Ubuntu 20.04	推荐（最后的ROS1版本）
Melodic	Ubuntu 18.04	维护中
Kinetic	Ubuntu 16.04	已停止支持

推荐配置：Ubuntu 20.04 + ROS Noetic

1.2 硬件要求

CPU：Intel i5及以上（推荐i7）
内存：8GB及以上（推荐16GB）
硬盘：50GB以上可用空间
显卡：支持OpenGL的显卡（用于RViz可视化）

2. Ubuntu 20.04安装

2.1 下载镜像

从Ubuntu官网或国内镜像站下载ISO文件：

官网：https://ubuntu.com/download/desktop
清华镜像：https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-releases/

2.2 制作启动盘

使用Rufus（Windows）或dd命令（Linux）制作USB启动盘：

# Linux下制作启动盘sudoddif=ubuntu-20.04.6-desktop-amd64.isoof=/dev/sdXbs=4Mstatus=progress

2.3 安装系统

从USB启动
选择"Install Ubuntu"
选择语言、键盘布局
选择"正常安装"，勾选"安装第三方软件"
分区建议：
- /boot：512MB
- swap：等于内存大小
- /：剩余空间

3. ROS Noetic安装

3.1 配置软件源

# 添加ROS软件源sudosh-c'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'# 使用国内镜像源（推荐）sudosh-c'echo "deb http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'

3.2 添加密钥

# 方法1：使用curlcurl-shttps://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.asc|sudoapt-keyadd-# 方法2：如果上面失败，尝试sudoapt-key adv--keyserver'hkp://keyserver.ubuntu.com:80'--recv-key C1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654

3.3 安装ROS

# 更新软件包列表sudoaptupdate# 安装完整桌面版（推荐）sudoaptinstallros-noetic-desktop-full# 或者只安装基础版# sudo apt install ros-noetic-ros-base

3.4 初始化rosdep

# 安装依赖工具sudoaptinstallpython3-rosdep python3-rosinstall python3-rosinstall-generator python3-wstool build-essential# 初始化rosdepsudorosdep init rosdep update

如果rosdep init失败，可以手动创建：

# 手动创建20-default.list文件sudomkdir-p/etc/ros/rosdep/sources.list.dsudocurl-o/etc/ros/rosdep/sources.list.d/20-default.list https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/github-raw/ros/rosdistro/master/rosdep/sources.list.d/20-default.list# 修改rosdep源exportROSDISTRO_INDEX_URL=https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/rosdistro/index-v4.yaml rosdep update

3.5 环境配置

# 将ROS环境添加到bashrcecho"source /opt/ros/noetic/setup.bash">>~/.bashrcsource~/.bashrc# 验证安装rosversion-d# 输出：noetic

4. 创建ROS工作空间

4.1 创建catkin工作空间

# 创建工作空间目录mkdir-p~/catkin_ws/srccd~/catkin_ws/# 初始化工作空间catkin_make# 或使用catkin build（需要先安装catkin_tools）# sudo apt install python3-catkin-tools# catkin build

4.2 配置工作空间环境

# 添加工作空间环境到bashrcecho"source ~/catkin_ws/devel/setup.bash">>~/.bashrcsource~/.bashrc# 验证工作空间echo$ROS_PACKAGE_PATH# 输出应包含：/home/用户名/catkin_ws/src:/opt/ros/noetic/share

5. 安装SLAM相关功能包

5.1 核心功能包

# 导航功能包sudoaptinstallros-noetic-navigation# TF变换sudoaptinstallros-noetic-tf2-ros ros-noetic-tf2-tools# 可视化工具sudoaptinstallros-noetic-rviz# 仿真工具sudoaptinstallros-noetic-gazebo-ros-pkgs ros-noetic-gazebo-ros-control

5.2 SLAM算法包

# Gmappingsudoaptinstallros-noetic-gmapping# Cartographersudoaptinstallros-noetic-cartographer ros-noetic-cartographer-ros# Hector SLAMsudoaptinstallros-noetic-hector-slam# AMCL定位sudoaptinstallros-noetic-amcl# 地图服务sudoaptinstallros-noetic-map-server

5.3 常用工具包

# 机器人模型描述sudoaptinstallros-noetic-urdf ros-noetic-xacro# 键盘控制sudoaptinstallros-noetic-teleop-twist-keyboard# RQT工具集sudoaptinstallros-noetic-rqt ros-noetic-rqt-common-plugins# rosbag数据记录sudoaptinstallros-noetic-rosbag

6. 验证安装

6.1 测试ROS核心

# 终端1：启动ROS Masterroscore# 终端2：查看节点列表rosnode list# 输出：/rosout# 终端3：发布测试消息rostopic pub /test std_msgs/String"data: 'Hello ROS'"# 终端2：订阅测试消息rostopicecho/test

6.2 测试RViz

# 启动RVizrviz

如果RViz正常启动并显示界面，说明安装成功。

6.3 测试TurtleSim

# 终端1：启动小乌龟仿真rosrun turtlesim turtlesim_node# 终端2：键盘控制rosrun turtlesim turtle_teleop_key

7. 常见问题与解决方案

7.1 rosdep init失败

问题：ERROR: cannot download default sources list

解决方案：

# 使用代理或手动下载# 参考3.4节的手动创建方法

7.2 找不到ROS命令

问题：roscore: command not found

解决方案：

# 确保source了ROS环境source/opt/ros/noetic/setup.bash# 检查是否添加到bashrcgrep"ros"~/.bashrc

7.3 catkin_make失败

问题：编译时出现依赖错误

解决方案：

# 安装依赖cd~/catkin_ws rosdepinstall--from-paths src --ignore-src-r-y# 清理后重新编译catkin_make clean catkin_make

7.4 RViz显示问题

问题：RViz显示黑屏或崩溃

解决方案：

# 安装显卡驱动sudoubuntu-drivers autoinstall# 或者使用软件渲染exportLIBGL_ALWAYS_SOFTWARE=1rviz

7.5 网络通信问题

问题：多机通信时节点无法发现

解决方案：

# 设置ROS_MASTER_URI和ROS_IPexportROS_MASTER_URI=http://主机IP:11311exportROS_IP=本机IP# 添加到bashrc持久化echo"export ROS_MASTER_URI=http://主机IP:11311">>~/.bashrcecho"export ROS_IP=本机IP">>~/.bashrc

8. 推荐的开发工具

8.1 VS Code配置

# 安装VS Codesudosnapinstallcode--classic# 安装ROS扩展code --install-extension ms-iot.vscode-ros code --install-extension ms-vscode.cpptools code --install-extension ms-python.python

8.2 VS Code配置文件

创建.vscode/c_cpp_properties.json：

{"configurations":[{"name":"Linux","includePath":["${workspaceFolder}/**","/opt/ros/noetic/include/**","/usr/include/**"],"defines":[],"compilerPath":"/usr/bin/gcc","cStandard":"c17","cppStandard":"c++17","intelliSenseMode":"linux-gcc-x64"}],"version":4}

8.3 其他工具

# 安装terminator多终端sudoaptinstallterminator# 安装gitsudoaptinstallgit# 安装htop系统监控sudoaptinstallhtop

9. 快速检查清单

安装完成后，确认以下项目：

rosversion -d输出noetic
echo $ROS_PACKAGE_PATH包含工作空间路径
roscore能正常启动
rviz能正常显示
rosrun turtlesim turtlesim_node能正常运行
SLAM相关包已安装（rospack find gmapping）

10. 总结

本文详细介绍了ROS Noetic在Ubuntu 20.04上的安装配置过程，包括：

系统要求和版本选择
ROS安装步骤
工作空间创建
SLAM相关包安装
常见问题解决

环境搭建完成后，我们就可以开始进行SLAM实践了。下一篇文章将介绍激光雷达等传感器的配置方法。

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