【学习】ROS2 Jazzy 快速入门

一、前期调研

什么是ROS
1. 全称：Robot Operating System，机器人操作系统（广义上），本质上是机器人开发平台；
2. 本质：
  1. 一个分布式通信框架（核心本质）；
    1. 提供跨进程、跨机器的消息传递机制。
  2. 开发工具集合；
    1. 将复杂机器人系统拆解成各种模块化的节点、工具，方便复用。
  3. 一系列开源软件包。
    1. 形成了庞大的软件包生态。
ROS1和ROS2的区别
1. ROS1是中心化的，有master节点，ROS2去中心化网络，没有master节点；
2. ROS1的通信协议是TCP\UDP\XMLRPC，而ROS2的主要通信协议是DDS；
3. ROS1只能在ubuntu上使用，ROS2可以在Linux、Windows、Mac、RTOS全平台上使用。
ROS对不同平台的支持情况
1. ROS1主流仅支持ubuntu；
2. ROS2支持Linux、Windows、Mac、RTOS全平台。
ROS2版本区别
1. 参考链接：https://docs.ros.org/
2. 主要分成长期支持版、尝鲜版、开发版
  1. 长期支持版：稳定性最好，维护5年左右，适合长期课题；
  2. 尝鲜版：新功能多，生命周期短，适合想尝鲜最新功能的研究；
  3. 开发版：总是弓虽最新改动，适合极客、核心代码贡献者，不适合科研和生产。
能否在windows上做ROS开发
1. 目前（2025）ROS2长期支持版是：Jazzy Jalisco，其官方文档：https://docs.ros.org/en/jazzy/Installation.html；
2. ROS1不行，ROS2 Jazzy Jalisco 的官方文档中明确标注了支持windows；
3. 但是整个社区大部分软件包、教程、代码都是基于ubuntu，很多作者都没测试过windows版本，导致windows下只能跑通ROS2的核心源码，离完整使用距离较远，因此不能直接在windows上做ROS2开发；
4. 方案优劣：
  1. 使用原生ubuntu电脑
    1. 体验最优；
    2. 需要额外电脑安装ubuntu系统。
  2. 使用ubuntu服务器
    1. 云服务器：当机器人存在大量外设时（相机、雷达、机械臂），公有云基本不支持直接把硬件设备直通到云端虚拟机，即使能连接，延迟和抖动也会很大；
    2. 物理服务器：外设连接时需要到机房中进行测试。
  3. 使用vmware等虚拟机
    1. 文件、网络交互繁琐；
    2. 安装即用。
  4. 使用wsl
    1. 部署简单快捷；
    2. 日常开发体验好；
    3. GUI渲染较慢；
    4. 外设连接可能需要额外配置。
配置倾向
1. ROS的通信、调度、日志均依赖CPU和内存，对GPU无要求；
2. 常见的ROS2包（导航、路径规划、控制、驱动）都是纯CPU算法；
3. 仿真对对GPU和CPU的要求较高（CPU是木桶中的短板）；
4. 如果是做目标检测、语义分割等视觉、推理场景，对GPU要求更高。
最终方案：
1. 在个人电脑（CPU配置够高）上使用WSL2作为学习和测试的开发环境；
2. 需要大规模仿真、深度学习训练时，部署到物理服务器（GPU配置够高）上进行训练。

二、WSL2配置

这里可以直接参考这篇博客，安装Ubuntu24.04：

https://www.cnblogs.com/quantoublog/articles/17674475.html

只需修改一处命令即可：

wsl --install -d Ubuntu-24.04

三、安装ROS2 Jazzy

3.1 更换下载源

管理员身份启动wsl

wsl -d Ubuntu-24.04

备份原配置文件

cd /etc/apt/

sudo cp sources.list sources.list.bk

修改下载源

cd /etc/apt/sources.list.d/
sudo vim ubuntu.sources

将原来的配置注释：

然后新增下面的下载源：

Types: deb
URIs: https://mirrors.aliyun.com/ubuntu/
Suites: noble noble-security noble-updates noble-proposed noble-backports
Components: main restricted universe multiverse
Signed-By: /usr/share/keyrings/ubuntu-archive-keyring.gpg

保存并退出后，验证有效性

sudo apt list --upgradable

3.2 配置UTF-8

从这里开始主要参考官方安装说明：

https://docs.ros.org/en/jazzy/Installation/Ubuntu-Install-Debs.html

locale  # check for UTF-8

sudo apt update && sudo apt install locales
sudo locale-gen en_US en_US.UTF-8
sudo update-locale LC_ALL=en_US.UTF-8 LANG=en_US.UTF-8
export LANG=en_US.UTF-8

locale  # verify settings

3.3 添加ROS存储库

sudo apt install software-properties-common
sudo add-apt-repository universe

这里需要注意，如果使用wsl安装ros，这里不能用$VERSION_CODENAME获取版本别名，我们已经固定了ubuntu24.04，因此直接把noble拼进去就行了。

sudo apt update && sudo apt install curl -y
export ROS_APT_SOURCE_VERSION=$(curl -s https://api.github.com/repos/ros-infrastructure/ros-apt-source/releases/latest | grep -F "tag_name" | awk -F\" '{print $4}')
curl -L -o /tmp/ros2-apt-source.deb "https://github.com/ros-infrastructure/ros-apt-source/releases/download/${ROS_APT_SOURCE_VERSION}/ros2-apt-source_${ROS_APT_SOURCE_VERSION}.noble_all.deb"
sudo dpkg -i /tmp/ros2-apt-source.deb

3.4 安装开发套件

sudo apt update && sudo apt install ros-dev-tools

3.5 安装ROS2本体

更新

sudo apt update
sudo apt upgrade -y

安装完整版

sudo apt install ros-jazzy-desktop

安装精简版（仅包含通信库、消息库、命令行工具）

sudo apt install ros-jazzy-ros-base

3.6 配置环境变量

每次打开终端需要加载ROS环境

source /opt/ros/jazzy/setup.bash

可以把source添加到bashrc中，使其自动生效

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

3.7 运行实例程序

测试C++发布者和python订阅者

终端1：

source /opt/ros/jazzy/setup.bash
ros2 run demo_nodes_cpp talker

终端2：

source /opt/ros/jazzy/setup.bash
ros2 run demo_nodes_py listener

如果一边输出 Publishing，另一边输出 I heard，说明 ROS 2 环境成功运行

3.8 常见问题

https://docs.ros.org/en/jazzy/How-To-Guides/Installation-Troubleshooting.html

四、小乌龟示例

官方文档：

https://ros.ncnynl.com/en/jazzy/Tutorials/Beginner-CLI-Tools/Introducing-Turtlesim/Introducing-Turtlesim.html

4.1 安装基础模拟器

sudo apt update
sudo apt install ros-rolling-turtlesim

检查是否安装成功

ros2 pkg executables turtlesim

期望输出：

turtlesim draw_square
turtlesim mimic
turtlesim turtle_teleop_key
turtlesim turtlesim_node

4.2 运行