5.1.2 ROS2 安装使用
如果使用的是 Bianbu ROS 可以跳过该步骤
设置软件源
终端执行下面命令启用进迭时空 ROS2 软件源：
grep -q '^Suites:.*\bnoble-ros\b' /etc/apt/sources.list.d/bianbu.sources || sudo sed -i '0,/^Suites:/s//& noble-ros/' /etc/apt/sources.list.d/bianbu.sources
sudo apt update
安装工具
安装开发工具（推荐）
如需编译 ROS2 功能包或进行二次开发，建议安装开发工具集：
sudo apt update && sudo apt install ros-dev-tools
安装 ROS-Base
基础版包含 ROS 通信库、消息接口、命令行工具等核心组件，不包含 GUI 工具：
sudo apt install ros-humble-ros-base
构建自定义 ROS2 功能包
创建工作空间
mkdir -p ~/ros2_demo_ws/src
加载 ROS2 环境变量
source /opt/ros/humble/setup.zsh
若使用 Bash 终端，请将 setup.zsh 替换为 setup.bash。
创建 Python 发布/订阅示例包
创建名为 py_pubsub 的功能包：
cd ~/ros2_demo_ws/src
ros2 pkg create --build-type ament_python --license Apache-2.0 py_pubsub
创建成功后，ROS2 将自动生成所需 的功能包结构。
编写发布节点
cd ~/ros2_demo_ws/src/py_pubsub/py_pubsub
vim publisher_member_function.py
粘贴如下代码：
import rclpy # 导入 ROS2 Python 客户端库
from rclpy.node import Node # 从 rclpy 中导入 Node 类，用于创建节点
from std_msgs.msg import String # 导入标准的字符串消息类型（std_msgs/String）
# 定义一个继承自 Node 的类，用于创建发布者节点
class MinimalPublisher(Node):
def __init__(self):
super().__init__('minimal_publisher') # 初始化父类，并设置节点名称为 "minimal_publisher"
self.publisher_ = self.create_publisher( # 创建一个发布者，发布消息类型为 String
String, # 消息类型为 std_msgs/String
'topic', # 主题名称为 "topic"
10 # 队列大小为10，缓冲待发送的消息
)
timer_period = 0.5 # 定时器周期设置为0.5秒
self.timer = self.create_timer( # 创建定时器，每0.5秒调用一次回调函数
timer_period,
self.timer_callback
)
self.i = 0 # 定义一个计数器，用于在消息中加入序号
def timer_callback(self):
msg = String() # 创建一个 String 类型的消息对象
msg.data = 'Hello World: %d' % self.i # 设置消息内容，包含当前计数值
self.publisher_.publish(msg) # 发布消息到 "topic"
self.get_logger().info('Publishing: "%s"' % msg.data) # 在终端输出当前发布的消息内容
self.i += 1 # 计数器递增，用于下一条消息
# main 函数是程序入口点
def main(args=None):
rclpy.init(args=args) # 初始化 rclpy
minimal_publisher = MinimalPublisher() # 创建 MinimalPublisher 节点对象
rclpy.spin(minimal_publisher) # 保持节点运行，监听回调（比如定时器回调）
minimal_publisher.destroy_node() # 节点关闭前，销毁节点资源
rclpy.shutdown() # 关闭 rclpy 系统
# 如果作为主程序运行，则调用 main() 函数
if __name__ == '__main__':
main()
添加依赖项
cd ~/ros2_demo_ws/src/py_pubsub
vim package.xml
在 <license>Apache-2.0</license> 后添加：
<exec_depend>rclpy</exec_depend>
<exec_depend>std_msgs</exec_depend>
配置入口点
编辑 setup.py 文件，确认 maintainer、license 等字段与 package.xml 保持一致：
maintainer='YourName',
maintainer_email='you@email.com',
description='Examples of minimal publisher/subscriber using rclpy',
license='Apache-2.0',
并在 entry_points 中添加：
entry_points={
'console_scripts': [
'talker = py_pubsub.publisher_member_function:main',
],
},
验证 setup.cfg 配置
确保 setup.cfg 内容如下所示（默认已正确生成）：
[develop]
script_dir=$base/lib/py_pubsub
[install]
install_scripts=$base/lib/py_pubsub
编写订阅节点
cd ~/ros2_demo_ws/src/py_pubsub/py_pubsub
vim subscriber_member_function.py
粘贴以下代码：
import rclpy # 导入 ROS2 的 Python 客户端库
from rclpy.node import Node # 从 rclpy.node 中导入 Node 类，用于定义节点
from std_msgs.msg import String # 导入标准消息类型 String（std_msgs/String）
# 定义一个继承自 Node 的类：MinimalSubscriber（最小订阅者示例）
class MinimalSubscriber(Node):
def __init__(self):
super().__init__('minimal_subscriber') # 初始化父类，并设置节点名称为 "minimal_subscriber"
# 创建一个订阅者，订阅名为 'topic' 的主题，消息类型为 String，队列大小为 10
self.subscription = self.create_subscription(
String, # 消息类型为 std_msgs/String
'topic', # 订阅的主题名称为 'topic'
self.listener_callback, # 接收到消息时回调函数
10 # 消息队列大小
)
self.subscription # 防止变量未使用的警告（可有可无，起提示作用）
# 回调函数：每当收到一条消息，就会调用这个函数
def listener_callback(self, msg):
# 打印收到的消息内容到终端
self.get_logger().info('I heard: "%s"' % msg.data)
# main() 函数是程序的入口
def main(args=None):
rclpy.init(args=args) # 初始化 ROS2 客户端功能
minimal_subscriber = MinimalSubscriber() # 创建 MinimalSubscriber 节点实例
rclpy.spin(minimal_subscriber) # 保持节点运行，监听消息并调用回调函数
# 显式 销毁节点资源（可选，一般在程序退出前调用）
minimal_subscriber.destroy_node()
rclpy.shutdown() # 关闭 ROS2 客户端功能
# 如果是主程序执行，则调用 main 函数
if __name__ == '__main__':
main()
订阅者节点的代码几乎与发布者相同。构造函数使用与发布者相同的参数创建一个订阅者。发布者和订阅者使用的主题名称和消息类型必须匹配，以便它们能够进行通信。
订阅者的构造函数和回调函数不包含任何计时器定义，因为它不需要。它的回调函数在接收到消息后立即被调用。
由于此节点与发布者具有相同的依赖项，因此无需在 package.xml 中添加任何新内容。 setup.cfg 文件也可以保持不变。
添加订阅节点入口
编辑 setup.py，在发布节点下方添加订阅节点入口：
entry_points={
'console_scripts': [
'talker = py_pubsub.publisher_member_function:main',
'listener = py_pubsub.subscriber_member_function:main',
],
},
构建并运行功能包
1）构建功能包：
cd ~/ros2_demo_ws/
source /opt/ros/humble/setup.zsh
colcon build --packages-select py_pubsub
2）运行发布节点：
source /opt/ros/humble/setup.zsh
source ~/ros2_demo_ws/install/setup.zsh
ros2 run py_pubsub talker
3）新开一个终端，运行订阅节点：
source /opt/ros/humble/setup.zsh
source ~/ros2_demo_ws/install/setup.zsh
ros2 run py_pubsub listener
4）终端输出如下所示：
发布者输出：
订阅者输出：
使用现有功能包
本节以 USB 相机驱动为例展示如何使用 ROS2 中现有的功能包。
安装 usb-cam 驱动功能包
sudo apt update
sudo apt install ros-humble-usb-cam
source /opt/ros/humble/setup.zsh
查看 USB 相机设备号
接入前 USB 相机前，查看设备：
ls /dev/video*
输出显示：
/dev/video0 /dev/video11 /dev/video14 /dev/video17 /dev/video2 /dev/video5 /dev/video6 /dev/video9
/dev/video1 /dev/video12 /dev/video15 /dev/video18 /dev/video3 /dev/video50 /dev/video7 /dev/video-dec0
/dev/video10 /dev/video13 /dev/video16 /dev/video19 /dev/video4 /dev/video51 /dev/video8
接入 USB 相机后，查看设备：
ls /dev/video*
输出显示：
/dev/video0 /dev/video11 /dev/video14 /dev/video17 /dev/video2 /dev/video3 /dev/video50 /dev/video7 /dev/video-dec0
/dev/video1 /dev/video12 /dev/video15 /dev/video18 /dev/video20 /dev/video4 /dev/video51 /dev/video8
/dev/video10 /dev/video13 /dev/video16 /dev/video19 /dev/video21 /dev/video5 /dev/video6 /dev/video9
新增 /dev/video20、/dev/video21 等为 USB 相机设备节点。
启动 USB 相机节点
ros2 run usb_cam usb_cam_node_exe --ros-args -p video_device:="/dev/video20"
若启动成功，终端将显示如下信息（含视频分辨率、格式等）：
[INFO] [1744172544.075291448] [usb_cam]: camera_name value: default_cam
[WARN] [1744172544.075853419] [usb_cam]: framerate: 30.000000
[INFO] [1744172544.091075111] [usb_cam]: using default calibration URL
[INFO] [1744172544.091334950] [usb_cam]: camera calibration URL: file:///home/zq-pi3/.ros/camera_info/default_cam.yaml
[ERROR] [1744172544.091760085] [camera_calibration_parsers]: Unable to open camera calibration file [/home/zq-pi3/.ros/camera_info/default_cam.yaml]
[WARN] [1744172544.091881755] [usb_cam]: Camera calibration file /home/zq-pi3/.ros/camera_info/default_cam.yaml not found
Could not retrieve device capabilities: `/dev/v4l-subdev0`
[INFO] [1744172544.235730013] [usb_cam]: Starting 'default_cam' (/dev/video20) at 640x480 via mmap (yuyv) at 30 FPS
[swscaler @ 0x2ad6488640] No accelerated colorspace conversion found from yuv422p to rgb24.
This device supports the following formats:
YUYV 4:2:2 640 x 480 (30 Hz)
YUYV 4:2:2 640 x 480 (25 Hz)
YUYV 4:2:2 640 x 480 (20 Hz)
YUYV 4:2:2 640 x 480 (15 Hz)
YUYV 4:2:2 640 x 480 (10 Hz)
YUYV 4:2:2 640 x 480 (5 Hz)
[INFO] [1744172544.255035217] [usb_cam]: Setting 'brightness' to 50
unknown control 'white_balance_temperature_auto'
[INFO] [1744172544.288086828] [usb_cam]: Setting 'white_balance_temperature_auto' to 1
[INFO] [1744172544.288310083] [usb_cam]: Setting 'exposure_auto' to 3
unknown control 'exposure_auto'
[INFO] [1744172544.303411938] [usb_cam]: Setting 'focus_auto' to 0
在主机上查看图像
确保主机已安装 ROS2 Humble，使用 rqt_image_view 工具订阅 USB 相机采集的图像：
source /opt/ros/humble/setup.bash
ros2 run rqt_image_view rqt_image_view
在弹出的窗口中选择 /image_raw 主题进行查看：
小结
本教程基于 ROS2 Humble 安装了最小必要组件。如需扩展功能，可按需安装相关功能包：
sudo apt install ros-humble-<package-name>
更多教程可参考 ROS2 官方文档：https://docs.ros.org/en/humble/Tutorials.html