ROS2 (Humble / Jazzy)¶

ROS2 工作空间、节点通信、常用命令与调试工具速查。

学习链接

1. 安装与环境配置¶

# Ubuntu 22.04 安装 ROS2 Humble
sudo apt install software-properties-common
sudo add-apt-repository universe
sudo apt update && sudo apt install curl -y
sudo curl -sSL https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.key \
  -o /usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg
echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg] \
  http://packages.ros.org/ros2/ubuntu $(. /etc/os-release && echo $UBUNTU_CODENAME) main" | \
  sudo tee /etc/apt/sources.list.d/ros2.list > /dev/null
sudo apt update
sudo apt install ros-humble-desktop

# 环境变量
echo "source /opt/ros/humble/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

# colcon 构建工具 & 自动补全
sudo apt install python3-colcon-common-extensions
echo "source /usr/share/colcon_argcomplete/hook/colcon-argcomplete.bash" >> ~/.bashrc

2. 工作空间（colcon）¶

目录结构¶

colcon_ws/
├── src/                         # 源码空间
│   └── my_pkg/
│       ├── package.xml          # 功能包描述
│       ├── setup.py             # Python 包（ament_python）
│       ├── CMakeLists.txt       # C++ 包（ament_cmake）
│       ├── my_pkg/              # Python 模块目录
│       │   └── __init__.py
│       ├── launch/              # launch 文件
│       ├── config/              # 参数文件
│       ├── msg/                 # 自定义消息
│       ├── srv/                 # 自定义服务
│       └── action/              # 自定义动作
├── build/                       # 编译中间文件
├── install/                     # 安装产物（setup.bash 在此）
└── log/                         # 日志

常用操作¶

# 创建工作空间
mkdir -p ~/colcon_ws/src
cd ~/colcon_ws
colcon build                             # 编译所有包
source install/setup.bash

# 创建功能包
cd src/
ros2 pkg create my_pkg --build-type ament_python --dependencies rclpy std_msgs
ros2 pkg create my_cpp_pkg --build-type ament_cmake --dependencies rclcpp std_msgs

# 编译选项
colcon build                             # 编译所有
colcon build --packages-select my_pkg    # 只编译指定包
colcon build --symlink-install           # 符号链接安装（Python 改代码无需重新编译）
colcon build --cmake-args -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release   # Release 模式

推荐别名

echo "alias cb='cd ~/colcon_ws && colcon build --symlink-install && source install/setup.bash'" >> ~/.bashrc

3. 节点与通信¶

核心概念¶

graph LR
    A[Node A<br>Publisher] -- Topic<br>DDS --> B[Node B<br>Subscriber]
    C[Node C<br>Client] -- Service --> D[Node D<br>Server]
    E[Node E<br>Action Client] -- Action --> F[Node F<br>Action Server]

概念	说明	与 ROS1 对比
Node	最小执行单元	一个进程可含多个 Node
Topic	异步发布/订阅	基于 DDS，QoS 可配
Service	同步请求/响应	无需 Master
Action	异步 + 反馈 + 可取消	原生支持
Parameter	节点本地参数（非全局）	去中心化，无全局参数服务器
Lifecycle Node	有状态管理的节点	ROS1 无此概念

QoS（服务质量策略）¶

策略	说明
`Reliability`	`RELIABLE`（可靠） / `BEST_EFFORT`（尽力）
`Durability`	`TRANSIENT_LOCAL`（保留最后一条给新订阅者） / `VOLATILE`
`History`	`KEEP_LAST(N)` / `KEEP_ALL`
`Depth`	队列深度

4. 常用命令¶

启动与运行¶

ros2 run <pkg> <executable>              # 运行单个节点
ros2 launch <pkg> <file.launch.py>       # 启动 launch 文件

ROS2 没有 roscore

ROS2 基于 DDS，去中心化架构，不需要启动 Master。

节点管理¶

ros2 node list                           # 列出所有活跃节点
ros2 node info /node_name                # 查看节点详情（topic、service、action）

Topic 相关¶

ros2 topic list                          # 列出所有 topic
ros2 topic list -t                       # 列出 topic 及其消息类型
ros2 topic info /topic_name              # 查看发布者/订阅者数量
ros2 topic echo /topic_name              # 实时打印消息
ros2 topic echo /topic_name | awk '{print} /^---$/ {count++; if(count==1) exit}'   # 打印一条消息   (ros2没有像ros1一样的-n 1参数)
ros2 topic hz /topic_name                # 查看发布频率
ros2 topic bw /topic_name                # 查看带宽
ros2 topic pub /topic_name std_msgs/msg/String "{data: 'hello'}"   # 手动发布
ros2 topic pub /cmd_vel geometry_msgs/msg/Twist \
  "{linear: {x: 0.5}, angular: {z: 0.3}}" -r 10   # 10Hz 持续发布

Service 相关¶

ros2 service list                        # 列出所有服务
ros2 service type /service_name          # 查看服务类型
ros2 service call /service_name std_srvs/srv/Empty   # 调用服务
ros2 interface show std_srvs/srv/SetBool # 查看 srv 定义

Action 相关¶

ros2 action list                         # 列出所有 action
ros2 action info /action_name            # 查看 action 详情
ros2 action send_goal /action_name <type> "{...}"   # 发送目标

参数管理¶

ros2 param list                          # 列出所有节点的参数
ros2 param list /node_name               # 列出某节点参数
ros2 param get /node_name param_name     # 获取参数值
ros2 param set /node_name param_name value   # 设置参数
ros2 param dump /node_name               # 导出参数到 YAML
ros2 param load /node_name params.yaml   # 从 YAML 加载参数

消息/接口类型¶

ros2 interface list                      # 列出所有 msg/srv/action
ros2 interface show geometry_msgs/msg/Twist       # 查看消息结构
ros2 interface show sensor_msgs/msg/LaserScan     # 激光雷达消息
ros2 interface show nav_msgs/msg/Odometry         # 里程计消息

功能包管理¶

ros2 pkg list                            # 列出所有功能包
ros2 pkg prefix <pkg>                    # 查看包的安装路径
ros2 pkg xml <pkg>                       # 查看 package.xml
rosdep install --from-paths src --ignore-src -r -y   # 安装所有依赖

5. 调试与可视化工具¶

工具	命令	用途
RViz2	`ros2 run rviz2 rviz2`	3D 可视化
rqt	`rqt`	插件式 GUI 工具集
rqt_graph	`ros2 run rqt_graph rqt_graph`	节点-话题关系图，注意打开后点击左上角的刷新按钮
rqt_plot	`ros2 run rqt_plot rqt_plot`	实时数据曲线
rqt_tf_tree	`ros2 run rqt_tf_tree rqt_tf_tree`	TF 坐标树
ros2 bag	见下方	录制 / 回放数据

ros2 bag 录制与回放¶

ros2 bag record -a                       # 录制所有 topic
ros2 bag record /topic1 /topic2 -o my_bag   # 录制指定 topic
ros2 bag info my_bag/                    # 查看 bag 信息
ros2 bag play my_bag/                    # 回放
ros2 bag play my_bag/ -r 2.0            # 2 倍速回放
ros2 bag play my_bag/ --clock 187        # 回放并发布仿真时钟

6. TF2 坐标变换¶

ros2 run tf2_ros tf2_echo base_link camera_link          # 查看坐标变换
ros2 run tf2_tools view_frames                           # 生成 TF 树 PDF
ros2 run tf2_ros tf2_monitor                             # 实时监控 TF
ros2 run tf2_ros static_transform_publisher \
  0.1 0.0 0.2 0 0 0 base_link imu_link                  # 发布静态 TF

7. Launch 文件示例（Python）¶

launch/demo.launch.py

from launch import LaunchDescription
from launch.actions import DeclareLaunchArgument
from launch.substitutions import LaunchConfiguration
from launch_ros.actions import Node

def generate_launch_description():
    return LaunchDescription([
        # 声明参数
        DeclareLaunchArgument('use_sim_time', default_value='false'),

        # 启动节点
        Node(
            package='my_pkg',
            executable='talker',
            name='talker',
            output='screen',
            parameters=[{
                'use_sim_time': LaunchConfiguration('use_sim_time'),
            }],
            remappings=[
                ('/cmd_vel', '/robot/cmd_vel'),
            ],
        ),

        Node(
            package='my_pkg',
            executable='listener',
            name='listener',
            output='screen',
        ),
    ])

8. ROS1 → ROS2 命令对照¶

操作	ROS1	ROS2
启动 Master	`roscore`	不需要
运行节点	`rosrun pkg node`	`ros2 run pkg node`
Launch	`roslaunch pkg f.launch`	`ros2 launch pkg f.launch.py`
话题列表	`rostopic list`	`ros2 topic list`
打印消息	`rostopic echo /t`	`ros2 topic echo /t`
创建包	`catkin_create_pkg`	`ros2 pkg create`
编译	`catkin_make`	`colcon build`
录制	`rosbag record`	`ros2 bag record`
Source	`source devel/setup.bash`	`source install/setup.bash`

9、urdf功能包从ROS1迁移到ROS2¶

纯粹的 .urdf 文件本身（定义连杆、关节、惯性的 XML 文件）在 ROS 1 和 ROS 2 中是 99% 通用的。真正的区别在于 SolidWorks 导出的不仅仅是一个文件，而是一个完整的 ROS 1 依赖包（Package）。
最广泛使用的 SolidWorks 官方 sw2urdf 插件默认生成的包结构、CMakeLists.txt、package.xml 以及生成的 .launch 文件，都是基于 ROS 1 的 catkin 构建系统编写的。

如何将已有的 ROS 1 URDF 包修改到 ROS 2 格式？¶

由于 .urdf 里面的几何和运动学信息无需修改（网格路径 <mesh filename="package://..." /> 依然有效），主要工作是更新包的构建系统和启动文件。

请按照以下 3 个步骤进行改造：

第一步：修改 package.xml
第二步：彻底重写 CMakeLists.txt
第三步：重写 Launch 文件 (从 .launch 变成 .launch.py)

如果需要加上 ROS 2 的控制器（ros2_control）支持，还需要额外添加一些配置文件和代码，但这已经超出了纯粹 URDF 转换的范畴。