Ubuntu18.04安装ROS Melodic（详细填坑）
最近学习ROS Melodic，网上有一些安装教程，但是不够详细，自己动手做了下，随手记下整个安装流程，并详细记录细节和遇到的问题，为后来者节省10来分钟足矣。本文参考《机器人开发实战》，作者无为斋主。
ROS作为目前最受欢迎的机器人操作系统，它的核心代码采用C++编写并经由BSD许可发布。ROS源于2007年斯坦福大学和机器人技术公司Willow Garage合作项目Switchyard。2012年，ROS团队从Willlow Garage独立出来，并成立了一家非营利组织，即开源机器人基金会（Open Source Robotics Foundation, OSRF），ROS自2013年起移交该基金会管理。
自2010年3月推出第一个发行版Box Turtle以来，ROS以每年1～2个版本的节奏已经发行了多个版本。ROS作为次级操作系统，官方推荐基于Ubuntu操作系统运行，并跟随Ubuntu发布节奏发布，在偶数年发布维护周期为5年的长期演进版本，奇数年发布维护周期为2年的普通版本。但2019年未发布新版本。ROS已发布的历史版本如表1-1所示。
表1-1 ROS的历史版本
| 发行版本 | 发布日期 | 截止日期 | Ubuntu版本 | 备注 |
|---|---|---|---|---|
| Melodic Morenia | 2018年5月 | 2023年5月 | 18.04 LTS | LTS |
| Lunar Loggerhead | 2017年5月 | 2019年5月 | 17.04 | |
| Kinetic Kame | 2016年5月 | 2021年5月 | 16.04 LTS | LTS |
| Jade Turtle | 2015年5月 | 2017年5月 | 15.04 | |
| Indigo Igloo | 2014年7月 | 2019年4月 | 14.04 LTS | LTS |
| Hydro Medusa | 2013年9月 | 2015年5月 | 13.04 | |
| Groovy Galapagos | 2012年12月 | 2014年7月 | 12.10 | |
| Fuerte Turtle | 2012年4月 | 12.04 LTS | ||
| Electric Emys | 2011年8月 | 11.10 | ||
| Diamondback | 2011年3月 | 11.04 | ||
| C Turtle | 2010年8月 | 10.04 LTS | ||
| Box Turtle | 2010年3月 | 9.10 |
文章采用ROS版本为ROS Melodic，操作系统为Ubuntu 18.04 LTS 64bit。操作系统安装教程请参考作者上一篇博文推荐的链接。
详细安装步骤如下：
1.设置安装源
为了安装ROS Melodic，首先需要在Ubuntu 18.04 LTS上添加安装源到source.list，方法如下：
sudo sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'
另外ROS提供了国内的安装源，添加国内中国科学技术大学的安装源示例代码如下：
sudo sh -c '. /etc/lsb-release && echo "deb http://mirrors.ustc.edu.cn/ros/ubuntu/ $DISTRIB_CODENAME main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'
2.添加秘钥
添加秘钥到本地的trusted数据库中并加以验证，方法如下：
sudo apt-key adv --keyserver hkp://ha.pool.sks-keyservers.net:80 --recv-key 421C365BD9FF1F717815A3895523BAEEB01FA116
若密钥服务器hkp://ha.pool.sks-keyservers.net:80无法添加成功，则可以尝试hkp://pgp.mit.edu:80或者hkp://keyserver.ubuntu.com:80。
在更新之前，需要安装公钥，否则无法验证签名，这一步也是原书没有的，需要朋友们注意，命令如下：
sudo apt-key adv --keyserver keyserver.ubuntu.com --recv-keys F42ED6FBAB17C654
3.更新列表
更新Ubuntu 18.04 LTS的最新可用软件包列表：
sudo apt update
4.开始安装
下面开始安装ROS，推荐安装桌面完整版，这样就可以将ROS、rqt、rviz、机器人通用库、2D/3D仿真器、导航、2D/3D感知等功能一次性安装完成。
安装之前，需要安装其他依赖库，一次性安装如下：
sudo apt install libvtk6-jni libvtk6-java libvtk6-dev libvtk6-qt-dev libpcl-dev
sudo apt install ros-melodic-pcl-conversions ros-melodic-pcl-ros ros-melodic-perception-pcl ros-melodic-perception
有的人之前安装过某些库，我的机器之前安装opencv时装过vtk7，版本不兼容，识别不到，所以不得已卸载后安装vtk6，最好把这些库的安装都执行一遍。
最后终于开始安装ROS Melodic，方法如下：
sudo apt install ros-melodic-desktop-full
如果希望安装特定的ROS程序包，则可以首先查看当前可用的程序包列表，然后选择自己需要的程序包进行安装，示例代码如下：
apt-cache search ros-melodic
sudo apt install ros-melodic-slam-gmapping
5.安装核心组件rosdep
开始使用ROS之前，还需要安装rosdep，rosdep是ROS一些核心组件的运行基础，会在编译ROS源码时检查和安装程序包依赖。安装ROS方法如下：
sudo rosdep init
# fix-permission限制权限为当前用户
sudo rosdep fix-permissions
# 可能由于网络原因会失败，多运行几次即可
rosdep update
6.配置ROS环境变量
默认情况下，ROS_HOME的路径为"~/.ros"，该目录保存着日志文件和测试结果文件。另外，第一次启动ROS时，需要进行环境变量配置，命令如下：
echo "source /opt/ros/melodic/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc
查看环境变量是否设置正确，命令如下：
env | grep ROS
笔者查看环境变量结果如下：
ROS_ETC_DIR=/opt/ros/melodic/etc/ros
ROS_ROOT=/opt/ros/melodic/share/ros
ROS_MASTER_URI=http://localhost:11311
ROS_VERSION=1
ROS_PYTHON_VERSION=2
ROS_PACKAGE_PATH=/opt/ros/melodic/share
ROSLISP_PACKAGE_DIRECTORIES=
ROS_DISTRO=melodic
至此，ROS的核心程序包安装完毕。
7.安装rosinstall
为了构建和管理开发者自己的ROS工作空间，还需要安装rosinstall，方法如下：
sudo apt-get install python-rosinstall python-rosinstall-generator python-wstool build-essential
成功安装后，就可以体验ROS和创建ROS应用了。
8.学习ROS源码
如果希望基于ROS源代码进行学习，则可以下载完整的ROS源代码，方法如下：
sudo apt-get install python-rosdep python-rosinstall-generator python-rosinstall python-wstool build-essential
mkdir ~/ros_catkin_ws/ && cd ~/ros_catkin_ws/
rosinstall_generator desktop_full --rosdistro melodic --deps --tar > melodic-desktop-full.rosinstall
wstool init -j8 src melodic-desktop-full.rosinstall
ROS将使用wstool进行版本管理。如果希望在网络发生中断后可以以断点续传的方式继续下载，那么命令如下：
wstool update -j 8 -t src
至于如何通过ROS源代码学习ROS的更多实现细节，可以在Ubuntu 18.04 LTS下通过安装oepngrok进行浏览，笔者打算在下一篇文章中介绍。
9.启动小海龟
turtlesim时ROS系统自带的小海龟仿真程序。分步骤介绍如下：
1.启动节点管理器
为了启动turtlesim，首先运行roscore启动ROS的节点管理器，方法及结果如下：
simon@bert:~$ roscore
... logging to /home/simon/.ros/log/6b8e52d4-1597-11ea-ade6-000ec6c8c4f9/roslaunch-bert-2594.log
Checking log directory for disk usage. This may take awhile.
Press Ctrl-C to interrupt
Done checking log file disk usage. Usage is <1GB.
started roslaunch server http://bert:44267/
ros_comm version 1.14.3
SUMMARY
========
PARAMETERS
* /rosdistro: melodic
* /rosversion: 1.14.3
NODES
auto-starting new master
process[master]: started with pid [2604]
ROS_MASTER_URI=http://bert:11311/
setting /run_id to 6b8e52d4-1597-11ea-ade6-000ec6c8c4f9
process[rosout-1]: started with pid [2615]
started core service [/rosout]
roscore会启动一个ROS Master、一个ROS参数服务器和一个名为rosout的日志节点。ROS Master默认运行于11311端口，如果想指定端口，可参照如下：
roscore -p 11312
2.启动ros节点
利用Ctrl+Shift+T快捷键另外打开一个终端，启动turtlesim的节点turtlesim_node，命令如下：
simon@bert:~$ rosrun turtlesim turtlesim_node
[ INFO] [1575452194.366400729]: Starting turtlesim with node name /turtlesim
[ INFO] [1575452194.371807393]: Spawning turtle [turtle1] at x=[5.544445], y=[5.544445], theta=[0.000000]
3.使用键盘
如果希望小海龟能够移动，可以启动turtlesim的键盘控制节点turtle_teleop_key，利用Ctrl+Shift+T快捷键另外再打开一个终端，输入命令：
simon@bert:~$ rosrun turtlesim turtle_teleop_key
Reading from keyboard
---------------------------
Use arrow keys to move the turtle.
在当前终端下，按住方向键即可控制小海龟移动，截图如下：
好了，赶快去试试吧，欢迎留言讨论～
