ROS2 仿真环境搭建

Ubuntu 22.04
    │
    ├── ROS2 Humble
    │       │
    │       ├── RViz2（可视化）
    │       ├── Nav2（导航）
    │       ├── SLAM Toolbox
    │       ├── MoveIt2（机械臂）
    │       └── rosbag
    │
    ├── Gazebo Sim
    │       │
    │       ├── 小车仿真
    │       ├── 激光雷达
    │       ├── 摄像头
    │       └── IMU
    │
    ├── OpenCV / YOLO
    │
    ├── CUDA
    │
    └── Isaac Sim（后期）

ros2 run demo_nodes_cpp talker

另开终端：

ros2 run demo_nodes_py listener

能通信说明 OK。

sudo apt install ros-humble-turtlebot3* -y

echo 'export TURTLEBOT3_MODEL=burger' >> ~/.bashrc

source ~/.bashrc

执行：

pkill -9 gzserver
pkill -9 gzclient
pkill -9 ros2

然后：

ps -ef | grep gz

确保没有：

gzserver

ros2 launch turtlebot3_gazebo empty_world.launch.py

sudo snap install webots

sudo apt install ros-humble-webots-ros2

.
├── build                  # 编译输出目录，colcon build 的产物会放在这里
│   ├── bcr_bot            # bcr_bot 包的构建产物
│   └── COLCON_IGNORE      # colcon 忽略此目录标记
├── CHANGELOG.rst          # 项目更新日志
├── CMakeLists.txt         # CMake 构建配置文件
├── config                 # 配置文件目录
│   ├── bcr_map.pgm        # 地图文件（栅格图，用于导航）
│   ├── bcr_map.yaml       # 地图的元信息（分辨率、原点等）
│   ├── mapper_params_online_async.yaml  # SLAM 参数文件
│   └── nav2_params.yaml   # ROS2 Navigation2 参数文件
├── Dockerfile             # Docker 容器配置文件
├── install                # colcon 安装输出目录
│   ├── bcr_bot            # 安装后的 bcr_bot 包
│   ├── COLCON_IGNORE      # colcon 忽略标记
│   ├── local_setup.*      # 各种 shell / powershell 环境的 ROS2 工作空间初始化脚本
│   └── setup.*            # colcon 安装后的 setup 文件，用于 sourcing
├── launch                 # 启动文件目录（.launch.py）
│   ├── bcr_bot_gazebo_spawn.launch.py   # Gazebo 中生成机器人
│   ├── bcr_bot_gz_spawn.launch.py       # Ignition Gazebo 生成机器人
│   ├── bcr_bot_ign_spawn.launch.py      # Ignition 生成机器人（备用）
│   ├── gazebo.launch.py                 # 启动 Gazebo 仿真环境
│   ├── gz.launch.py                     # 启动 Ignition Gazebo
│   ├── ign.launch.py                    # 启动 Ignition
│   ├── mapping.launch.py                # 启动地图构建（SLAM）
│   ├── nav2.launch.py                   # 启动 Navigation2（路径规划）
│   └── rviz.launch.py                   # 启动 RViz 可视化
├── LICENSE               # 项目开源协议
├── log                   # 编译和运行日志
│   ├── build_YYYY-MM-DD_HH-MM-SS   # 每次 build 的日志目录
│   ├── COLCON_IGNORE               # 忽略标记
│   ├── latest -> latest_build      # 指向最新 build
│   └── nav_demo                     # 导航 demo 的日志
├── meshes                # 机器人或环境模型的网格文件
│   ├── bcr_bot_mesh.dae  # 机器人 3D 网格
│   ├── kinect             # Kinect 相机模型相关文件
│   ├── logo.png           # 项目 logo
│   └── realsense_texture.png  # RealSense 相机纹理
├── models                # Gazebo / Ignition 世界中的对象模型
│   ├── aws_robomaker_warehouse_*  # 仓库场景模型（桌子、货架、地板等）
├── package.xml           # ROS2 包描述文件
├── README.md             # 项目说明文档
├── res                   # 资源图片
│   ├── gz.jpg            # Gazebo 截图或示意图
│   ├── isaac.jpg         # Isaac Sim 截图或示意图
│   └── rviz.jpg          # RViz 截图或示意图
├── rviz                  # RViz 配置文件
│   ├── entire_setup.rviz  # 全局可视化配置
│   └── map.rviz           # 地图显示配置
├── scripts               # 实用脚本
│   ├── remapper.py        # ROS2 topic 重映射脚本
│   ├── run_bcr_bot_sim.sh # 一键运行机器人仿真脚本
│   └── run_nav_trajectory_demo.sh  # 一键运行导航 demo
├── urdf                  # URDF / xacro 机器人描述文件
│   ├── bcr_bot.xacro     # 机器人主 xacro 文件
│   ├── gazebo.xacro      # Gazebo 特定插件和参数
│   ├── gz.xacro          # Ignition Gazebo 特定参数
│   ├── ign.xacro         # Ignition 参数
│   ├── macros.xacro      # 可复用的宏定义
│   └── materials.xacro   # 材质定义
├── usd                   # USD (Universal Scene Description) 场景文件，用于 Isaac 或其他仿真
│   ├── ActionGraphFull.usd  # 机器人动作图场景
│   ├── bcr_bot.usd          # 机器人 USD 文件
│   ├── scene.usd            # 通用场景 USD
│   └── warehouse_scene.usd  # 仓库场景 USD
└── worlds                # 仿真世界文件
    ├── empty.sdf          # 空世界（测试用）
    └── small_warehouse.sdf # 小型仓库世界场景

                        ┌─────────────────────┐
                        │   物理机器人/传感器 │
                        │   (摄像头、雷达)   │
                        └─────────┬──────────┘
                                  │ 传感器数据
                                  ▼
                        ┌─────────────────────┐
                        │   urdf/ + meshes/   │
                        │   机器人模型       │
                        └─────────┬──────────┘
                                  │ 提供 TF / 物理形态
                                  ▼
                        ┌─────────────────────┐
                        │  Gazebo / Ignition   │
                        │  仿真环境           │
                        │  worlds/ + models/   │
                        └─────────┬──────────┘
                                  │ 发布仿真传感器数据
                                  ▼
                        ┌─────────────────────┐
                        │  ROS2 Topic / TF     │
                        │  (odom, scan, img)  │
                        └─────────┬──────────┘
                                  │ 数据流
          ┌───────────────────────┼─────────────────────────┐
          ▼                       ▼                         ▼
┌─────────────────┐     ┌─────────────────┐       ┌─────────────────┐
│  SLAM / Mapper  │     │  Navigation2     │       │  RViz 可视化     │
│  config/        │     │  config/         │       │  rviz/          │
│ mapper_params.* │     │ nav2_params.*    │       │ map.rviz etc.   │
└─────────┬───────┘     └─────────┬───────┘       └─────────┬───────┘
          │                     │                           │
          │ 地图更新/路径规划    │ 控制命令 (cmd_vel)          │ 显示传感器/地图
          ▼                     ▼                           │
┌─────────────────┐     ┌─────────────────┐                 │
│  运动控制器      │◄────┤  控制指令 / 机器人运动 │────────────┘
│  (diff_drive,    │     └─────────────────┘
│   velocity cmds) │
└─────────┬───────┘
          │
          ▼
┌─────────────────┐
│ Gazebo / Ignition│  ← 执行机器人动作
│ 机器人模型移动   │
└─────────────────┘

bcr_bot ROS2 学习路线图
─────────────────────────────────────────────
阶段 0：环境准备
─────────────────────────────────────────────
├─ 安装 ROS2 Humble / Foxy
├─ 安装 Gazebo / Ignition / Isaac Sim
├─ 安装 colcon build 工具
├─ 配置 Python / ROS2 workspace
└─ 测试 ROS2 基础命令
    ├─ ros2 topic list
    ├─ ros2 node list
    └─ ros2 run demo_nodes_cpp talker

─────────────────────────────────────────────
阶段 1：仿真入门 (Launch + URDF + TF)
─────────────────────────────────────────────
├─ launch/
│   ├─ bcr_bot_gazebo_spawn.launch.py
│   └─ rviz.launch.py
├─ urdf/ + meshes/
│   ├─ bcr_bot.xacro
│   └─ gazebo.xacro
├─ 学习目标
│   ├─ 启动机器人仿真
│   ├─ 理解 TF 树 (base_link, odom)
│   └─ RViz 可视化传感器和模型
└─ 输出
    └─ 能看到机器人在 Gazebo 中移动，TF 树完整

─────────────────────────────────────────────
阶段 2：传感器与数据流
─────────────────────────────────────────────
├─ ROS2 Topic / TF
│   ├─ 激光雷达 / RGB 相机 / Depth
│   └─ 发布/订阅机制
├─ 学习目标
│   ├─ 理解 topic 消息类型
│   ├─ 练习 ros2 topic echo
│   └─ 理解 TF 坐标变换
└─ 输出
    └─ 能在 RViz 中看到传感器数据

─────────────────────────────────────────────
阶段 3：SLAM 地图构建
─────────────────────────────────────────────
├─ launch/
│   └─ mapping.launch.py
├─ config/
│   └─ mapper_params_online_async.yaml
├─ 学习目标
│   ├─ 启动 SLAM 节点生成地图
│   ├─ 调整地图分辨率、滤波器参数
│   └─ 理解里程计和激光数据如何构建地图
└─ 输出
    └─ 生成 bcr_map.pgm / bcr_map.yaml 地图文件

─────────────────────────────────────────────
阶段 4：导航 (Navigation2)
─────────────────────────────────────────────
├─ launch/
│   └─ nav2.launch.py
├─ config/
│   └─ nav2_params.yaml
├─ 学习目标
│   ├─ 加载地图启动 Navigation2
│   ├─ 发送目标点，实现路径规划
│   ├─ 调整局部/全局规划器参数
│   └─ 理解控制器生成速度命令 (cmd_vel)
└─ 输出
    └─ 能够让机器人从起点移动到目标点

─────────────────────────────────────────────
阶段 5：脚本与自动化
─────────────────────────────────────────────
├─ scripts/
│   ├─ run_bcr_bot_sim.sh
│   └─ run_nav_trajectory_demo.sh
├─ 学习目标
│   ├─ 一键运行仿真 + 导航
│   ├─ 理解 topic remap 与 launch 参数
│   └─ 学习 Python 脚本调用 ROS2 API
└─ 输出
    └─ 能写自动化脚本调试仿真与导航

─────────────────────────────────────────────
阶段 6：高级仿真 (Ignition / Isaac / USD)
─────────────────────────────────────────────
├─ usd/ + ign.launch.py
├─ worlds/ + models/
├─ 学习目标
│   ├─ 加载 USD 场景
│   ├─ 理解仿真物理与碰撞
│   ├─ 比较 Gazebo / Ignition 数据差异
│   └─ 模拟复杂场景和动作
└─ 输出
    └─ 能用 Isaac / Ignition 仿真复杂仓库场景

─────────────────────────────────────────────
阶段 7：综合项目实战
─────────────────────────────────────────────
├─ 改 URDF/xacro 添加新传感器
├─ 调整 SLAM / Nav2 参数优化性能
├─ 修改世界 / 模型实现自定义场景
├─ 编写脚本自动执行 demo
└─ 输出
    └─ 完整掌握 ROS2 仿真、SLAM、导航闭环

─────────────────────────────────────────────
建议学习顺序：
阶段0 → 阶段1 → 阶段2 → 阶段3 → 阶段4 → 阶段5 → 阶段6 → 阶段7