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Docker + ROS2 开发环境搭建指南

Docker + ROS2 开发环境搭建指南

概述

本文介绍了如何使用 Docker 容器化技术搭建 ROS2 开发环境,包括官方镜像资源、相关学习资源、实践案例以及问题及解决方案等内容。通过容器化部署,可以实现环境隔离、快速部署和跨平台兼容,大大提升 ROS2 开发效率。

本文重点在于 Docker 和 ROS2 结合使用这一场景,着重说明遇到的几个案例及相关的配置文件,对于 Docker 本身的使用指南建议查阅 Docker 使用指南,关于 Docker 的安装和配置请查看其中的 相应章节

关于在 Windows 上搭建 ROS 环境的建议:

如果你想搭建过程比较简单,那么建议你使用 WSL,WSL 支持安装多个 Ubuntu 版本,包括 20.04、22.04、24.04等,这对于安装不同 ROS 版本是非常友好的。

如果你相比简单性,更看重可移植性(比如你换了个电脑)和移植的快速性,那么建议你结合 WSL 使用 Docker。

至于安装 VMware 虚拟机 或 VirtualBox 虚拟机,这是过时的方法,这种方式启动速度慢,GUI 也较卡,且无法使用硬件加速,更无法使用 GPU 进行深度学习和训练等。

运行环境 vs 开发环境:

运行环境:

  • 仅 Docker 配置文件(由 Dockerfile、docker-compose.yaml、.env 等文件定义)
  • 通常精简化,只包含运行时依赖
  • 专注于应用程序的运行和部署

开发环境:

  • Dev Container + Docker 配置文件的组合
  • 包含开发工具、调试器、代码编辑器插件等
  • 提供完整的开发体验

本文后续的实践案例中,既包括开发环境,也包括运行环境。

ROS 官方镜像资源

ROS 提供了不同用途的官方 Docker 镜像:

其他相关资源:

学习资源

ROS2 官方文档

Docker 官方文档

下面将罗列一些实践案例。

官方示例:Talker/Listener

这是 ROS2 官方教程的经典示例,适合学习和测试。

参考文档: ROS2 官方容器化指南

docker-compose.yaml

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services:
  talker:
    build: .
    command: ros2 run demo_nodes_cpp talker
  listener:
    build: .
    command: ros2 run demo_nodes_cpp listener
    depends_on:
      - talker

Dockerfile

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# Select the base image, such as humble or jazzy
FROM ros:humble

#ENV SHELL=/bin/bash

RUN apt update && apt install ros-humble-demo-nodes-cpp -y

# ********************************************************
# * Anything else you want to do like clean up goes here *
# ********************************************************

# Use my profile repository to set up the environment
# git clone https://github.com/wsxq2/profile.git ~/.MyProfile && cd ~/.MyProfile && ./deploy.sh $HTTP_PROXY_HOST

# [Optional] Set the default user. Omit if you want to keep the default as root.

ROS1/ROS2 桥接

⚠️ 注意: ROS1 Bridge 已逐步被弃用,仅在早期 ROS2 版本(如 Galactic)中支持,Humble 及以后版本不再提供支持。

主要限制:

  • 要求系统同时安装 ROS1 和 ROS2 环境
  • 配置复杂,兼容性问题较多
  • 建议: 新项目直接使用 ROS2,避免使用桥接

参考文档:Docker中部署ROS1和ROS2并实现互通

docker-compose.yaml

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services:
  ros1:
    build:
      context: .
      dockerfile: ros1.Dockerfile
    networks:
      - rosnetwork
    command: rosrun roscpp_tutorials talker

  ros2:
    build:
      context: .
      dockerfile: ros2.Dockerfile
    networks:
      - rosnetwork
    environment:
      - ROS_DOMAIN_ID=1
    command: ros2 run demo_nodes_cpp listener

  bridge:
    build:
      context: .
      dockerfile: bridge.Dockerfile
    command: ros2 run ros1_bridge dynamic_bridge
    environment:
      - ROS_MASTER_URI=http://172.19.0.1:11311
      - ROS_DOMAIN_ID=1
    networks:
      - rosnetwork

networks:
  rosnetwork:

ros1.Dockerfile

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ARG ROS_DISTRO=noetic

FROM ros:$ROS_DISTRO

# 安装ROS包
RUN apt-get update && apt-get install -y \
      ros-${ROS_DISTRO}-ros-tutorials \
      ros-${ROS_DISTRO}-common-tutorials && \
    rm -rf /var/lib/apt/lists/*

ros2.Dockerfile

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ARG ROS_DISTRO=humble

FROM ros:${ROS_DISTRO}

# 安装ROS包
RUN apt-get update && apt-get install -y \
      ros-${ROS_DISTRO}-demo-nodes-cpp && \
    rm -rf /var/lib/apt/lists/*

bridge.Dockerfile

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FROM ros:galactic-ros1-bridge

# 设置环境变量
ENV ROS_HOSTNAME=bridge
ENV ROS_MASTER_URI=http://ros1:11311

使用总结

在同一主机上,Docker 容器 ros1 + ros2 + bridge 的组合能成功,但其中的 ros1 如果使用主机的 ros1 则会失败。

由于 bridge 只是 ROS2 发展前期的过渡产品,仅前几个 ROS 版本支持(humble 就已经不支持了),它要求较高,系统中必须同时安装 ROS1 和 ROS2 的环境(如 bridge 容器中就是如此),所以现在尽量不要使用它

RQT 图形化开发环境

用于开发 RQT 插件和图形化调试工具:

特点:

  • 基于 osrf/ros:humble-desktop 镜像
  • 集成完整的 GUI 开发环境
  • 支持 X11 转发

VNC方式可参考:docker-ros2-desktop-vnc

Dockerfile

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FROM osrf/ros:humble-desktop

# Set proxy host and port
ARG HTTP_PROXY_HOST=host.docker.internal
ARG HTTP_PROXY_PORT=7890

# Replace with your proxy host and port or comment out if not needed
ENV http_proxy=http://$HTTP_PROXY_HOST:$HTTP_PROXY_PORT
ENV https_proxy=$http_proxy

# Set the timezone to Shanghai
RUN echo 'Asia/Shanghai' > /etc/timezone && ln -sf /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime

# Update the apt sources to use Tsinghua University's mirror
RUN mv /etc/apt/sources.list /etc/apt/sources.list.bak
RUN <<EOF cat > /etc/apt/sources.list
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ jammy main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ jammy-updates main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ jammy-backports main restricted universe multiverse
deb http://security.ubuntu.com/ubuntu/ jammy-security main restricted universe multiverse
EOF

# Add ROS 2 apt repository
RUN apt-get install curl gnupg2 -y && curl -sSL https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.key -o /usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg
RUN mv /etc/apt/sources.list.d/ros2.sources /etc/apt/sources.list.d/ros2.sources.bak && echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg] https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ros2/ubuntu jammy main" | tee /etc/apt/sources.list.d/ros2.list > /dev/null

# 安装 rqt 及 Python 依赖
RUN apt-get update && \
    apt-get install -y python3-pip ros-humble-rqt unzip && \
    rm -rf /var/lib/apt/lists/*

# 安装最新版本的 clangd
RUN CLANGD_VERSION=$(curl -s https://api.github.com/repos/clangd/clangd/releases/latest | grep '"tag_name":' | sed -E 's/.*"([^"]+)".*/\1/') && \
    curl -L -o /tmp/clangd-linux.zip "https://github.com/clangd/clangd/releases/download/${CLANGD_VERSION}/clangd-linux-${CLANGD_VERSION}.zip" && \
    unzip /tmp/clangd-linux.zip -d /tmp/ && \
    find /tmp -name "clangd" -type f -executable -exec cp {} /usr/local/bin/clangd \; && \
    chmod +x /usr/local/bin/clangd && \
    rm -rf /tmp/clangd-linux.zip /tmp/clangd_*

# 手动模拟 rosdep init
RUN mkdir -p /etc/ros/rosdep/sources.list.d/ && curl -o /etc/ros/rosdep/sources.list.d/20-default.list -L https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/github-raw/ros/rosdistro/master/rosdep/sources.list.d/20-default.list

# set rosdep mirror to Tsinghua University
ENV ROSDISTRO_INDEX_URL=https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/rosdistro/index-v4.yaml

docker-compose.yaml

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services:
  ros2-gui:
    build: .
    container_name: ros2-gui
    ports:
      - "7400-7600:7400-7600/udp" # ROS2 DDS 互通端口
    volumes:
      - .:/workspace
      #- /tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix # 挂载 X11 socket(Linux 下)
    environment:
      - DISPLAY=host.docker.internal:0.0 # Windows 下 X11,或根据你的 X server 设置调整
      - ROS_DOMAIN_ID=30
      - ROS_LOCALHOST_ONLY=0
      #- FASTRTPS_DEFAULT_PROFILES_FILE=/workspace/ros2_config.xml
    networks:
      - rosnet
    tty: true
    stdin_open: true
    #working_dir: /workspace

networks:
  rosnet:
    external: true

devcontainer.json

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{
    "name": "ROS2 Humble rqt GUI",
    "dockerComposeFile": "../docker-compose.yml",
    "service": "ros2-gui",
    "workspaceFolder": "/workspace",
    "customizations": {
        "vscode": {
            "settings": {
                "terminal.integrated.shell.linux": "/bin/bash",
                "clangd.path": "/usr/local/bin/clangd"
            },
            "extensions": [
                "donjayamanne.python-extension-pack",
                "ms-ros.ros",
                "llvm-vs-code-extensions.vscode-clangd",
                "seanwu.vscode-qt-for-python"
            ]
        }
    },
    "postCreateCommand": "rosdep update && rosdep install --from-paths src --ignore-src -r -y"
}

Cartographer SLAM

APT 安装方式(推荐)

Cartographer 是 Google 开源的 2D/3D SLAM 解决方案。在 ROS2 中可通过包管理器一键安装:

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sudo apt install ros-$ROS_DISTRO-cartographer-ros

特点:

  • 依赖包较多,安装耗时较长
  • 是生产环境推荐的安装方式
  • 官方仓库:ros2/cartographer_ros

这种方式下,Docker 相关配置就比较简单了。后续相关内容参考自:husarion/cartographer-docker

docker-compose.yaml

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services:
  cartographer:
    build: .
    volumes:
        - ./config/diffbot_lds_2d.lua:/pr2.lua
    command: >
      ros2 run cartographer_ros cartographer_node
        -configuration_directory /
        -configuration_basename pr2.lua

  cartographer-occ:
    build: .
    command: >
      ros2 run cartographer_ros cartographer_occupancy_grid_node
        -resolution 0.05
        -publish_period_sec 1.0

其中的 ./config/diffbot_lds_2d.lua 是 cartographer 的核心配置文件,由于它和具体的使用场景相关,需要手动调节,这里就不展开了。

Dockerfile

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FROM ros:humble

ARG ROS_DISTRO=humble

RUN apt update && \
    apt install -y ros-$ROS_DISTRO-cartographer-ros && \
    # clean to make the image smaller
    apt autoremove -y && \
    apt clean && \
    rm -rf /var/lib/apt/lists/*

源码编译方式

适用于需要自定义功能的场景,例如添加全局重定位功能。

参考资源:

Dockerfile

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# Select the base image, such as humble or jazzy
FROM ros:humble

# Replace with your username
ARG USERNAME=wsxq2
ARG HTTP_PROXY_HOST=wsxq2
ARG USER_UID=1000
ARG USER_GID=$USER_UID

# Set proxy host and port
ARG HTTP_PROXY_HOST=192.168.56.200
ARG HTTP_PROXY_PORT=7890

# Replace with your proxy host and port or comment out if not needed
ENV http_proxy=http://$HTTP_PROXY_HOST:$HTTP_PROXY_PORT
ENV https_proxy=$http_proxy

# Set the timezone to Shanghai
RUN echo 'Asia/Shanghai' > /etc/timezone && ln -sf /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime

# This allows sudo commands to inherit the proxy environment variables
RUN sed -i '/Defaults\s*env_reset/a Defaults env_keep = "http_proxy https_proxy ftp_proxy no_proxy DISPLAY XAUTHORITY"' /etc/sudoers

# Update the apt sources to use Tsinghua University's mirror
RUN mv /etc/apt/sources.list /etc/apt/sources.list.bak
RUN <<EOF cat > /etc/apt/sources.list
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ jammy main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ jammy-updates main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ jammy-backports main restricted universe multiverse
deb http://security.ubuntu.com/ubuntu/ jammy-security main restricted universe multiverse
EOF

# Add ROS 2 apt repository
RUN apt-get install curl gnupg2 -y && curl -sSL https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.key -o /usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg
RUN mv /etc/apt/sources.list.d/ros2.sources /etc/apt/sources.list.d/ros2.sources.bak && echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg] https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ros2/ubuntu jammy main" | tee /etc/apt/sources.list.d/ros2.list > /dev/null

# Update the apt package index.
RUN apt-get update

# Install basic utilities and tools. Use while loop to ensure it retries on failure
RUN /bin/bash -c 'while true; do if apt-get install -y python3-pip command-not-found vim x11-apps; then break; fi; done'

# Delete user if it exists in container (e.g Ubuntu Noble: ubuntu)
RUN if id -u $USER_UID ; then userdel `id -un $USER_UID` ; fi

# Create the user
RUN groupadd --gid $USER_GID $USERNAME \
    && useradd --uid $USER_UID --gid $USER_GID -m $USERNAME \
    #
    # [Optional] Add sudo support. Omit if you don't need to install software after connecting.
    && apt-get update \
    && apt-get install -y sudo \
    && echo $USERNAME ALL=\(root\) NOPASSWD:ALL > /etc/sudoers.d/$USERNAME \
    && chmod 0440 /etc/sudoers.d/$USERNAME

ENV SHELL /bin/bash

# ********************************************************
# * Anything else you want to do like clean up goes here *
# ********************************************************

# Use my profile repository to set up the environment
# git clone https://github.com/wsxq2/profile.git ~/.MyProfile && cd ~/.MyProfile && ./deploy.sh $HTTP_PROXY_HOST

# [Optional] Set the default user. Omit if you want to keep the default as root.
USER $USERNAME
CMD ["/bin/bash"]

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{
    "name": "ROS 2 Development Container",
    "privileged": true,
    "remoteUser": "wsxq2",
    "build": {
        "dockerfile": "Dockerfile",
        "args": {
            "USERNAME": "wsxq2"
        }
    },
    "workspaceFolder": "/home/ws",
    "workspaceMount": "source=${localWorkspaceFolder},target=/home/ws,type=bind",
    "customizations": {
        "vscode": {
            "extensions":[
                "ms-vscode.cpptools",
                "ms-vscode.cpptools-themes",
                "twxs.cmake",
                "donjayamanne.python-extension-pack",
                "eamodio.gitlens",
                "ms-iot.vscode-ros",
                "llvm-vs-code-extensions.vscode-clangd"
            ]
        }
    },
    "containerEnv": {
        "DISPLAY": "192.168.56.200:0.0",
        "ROS_LOCALHOST_ONLY": "1",
        "ROS_DOMAIN_ID": "42"
    },
    "runArgs": [
        "--net=host",
        "--pid=host",
        "--ipc=host",
        "-e", "DISPLAY=${env:DISPLAY}"
    ],
    "mounts": [
       //"source=/tmp/.X11-unix,target=/tmp/.X11-unix,type=bind,consistency=cached",
       //"source=/dev/dri,target=/dev/dri,type=bind,consistency=cached"
    ],

    "postCreateCommand": "rosdep update && rosdep install --from-paths src --ignore-src -y && sudo chown -R $(whoami) /home/ws/"
}

在 Docker 中运行 RTAB-Map

RTAB-Map 是一个综合能力很强的 SLAM 算法,它使用的核心传感器是 RGBD 相机或者立体相机或者激光雷达,除此之外,它也可以融合其他传感器的数据。如果使用的是 3D 传感器(如 RGBD 相机、立体相机、3D 激光雷达)RTAB-Map 能实现 6 自由度(XYZ 和 RPY)的建图,得到三维模型,如果使用的是 2D 传感器,则仅能实现 3 自由度(XY 和 Y)的建图,得到平面地图。下面是一些重要的链接:

需要注意的是,RTAB-Map 需要用到 image_transport,这个包实现了灵活的图像/视频传输,即可以方便地发布压缩的和未压缩的图像,压缩的通常带有/compressed的后缀。图像包括 RGB 图像和深度图像,压缩方式主要包括 JPG 和 PNG。它本身只提供 raw 格式,即未压缩格式,通过插件来提供压缩格式,主要有以下插件:

这些插件可以通过以下命令一键安装:

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apt-get install ros-humble-image-transport-plugins

以上命令对于编译运行 RTAB-Map 是必须的。下面罗列一些关于 image_transport 的一些重要链接,以备忘:

下面将说明如何在 Docker 中的 ROS2 中运行 RTABMAP。

事实上,由于 RTABMAP 本身对 ROS2 就有良好的支持,且相关接口和 ROS1 中一致,更重要的是,官方提供了 Docker 镜像,所以要在 Docker 中运行是非常容易的。

Dockerfile

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FROM introlab3it/rtabmap_ros:humble

RUN apt-get update && apt-get install ros-humble-image-transport-plugins -y && rm -rf /var/lib/apt/lists/

docker-compose.yaml

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version: '3.8'

services:
  rtabmap:
    image: wsxq2/rtabmap_ros:humble
    container_name: rtabmap_mapping
    privileged: true
    stdin_open: true
    tty: true
    network_mode: host
    ipc: host
    environment:
      - DISPLAY
      - QT_X11_NO_MITSHM=1
      - ROS_HOME=/tmp/.ros
      - OMP_WAIT_POLICY=passive
    volumes:
      - ~/.ros:/tmp/.ros
      - /tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix
    command: >
      ros2 launch rtabmap_demos robot_mapping_demo.launch.py 
      rtabmap_viz:=true 
      rviz:=true

  bag_player:
    image: introlab3it/rtabmap_ros:humble
    container_name: rtabmap_bag_player
    stdin_open: true
    tty: true
    network_mode: host
    ipc: host
    environment:
      - OMP_WAIT_POLICY=passive
      - ROS_HOME=/tmp/.ros
    volumes:
      - ~/.ros:/tmp/.ros
      - /tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix
      - ./demo_mapping_bag:/tmp/demo_mapping_bag
    command: >
      /bin/bash -c "ros2 bag play /tmp/demo_mapping_bag/demo_mapping.db3 --clock"
    depends_on:
      - rtabmap

使用方法

使用前,需要安装并配置 Docker

完成后,从 Google Drive 下载 bag 文件并解压,解压后要保证目录结构如下所示:

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./
├── demo_mapping_bag/
│   ├── demo_mapping.db3
│   └── metadata.yaml
├── docker-compose.yaml
├── Dockerfile
└── README.md

然后执行以下命令即可:

1
docker compose up

尝试使用单目相机+3D激光雷达建图

这种使用方式下,就不能使用 rgbd_sync 节点了,相反,要使用 rgb_sync 节点。但实测发现,rgb_sync 节点有一些 bug,需要手动调整一下代码。

FAST-LIVO2 编译与运行及开发环境

这部分说明了四种情形:ROS1 Noetic、ROS1 Noetic + Docker、ROS2 Humble、ROS2 Humble + Docker。第一、三种情形仅描述了如何在已有的 ROS1 和 ROS2 环境中编译并运行 FAST-LIVO2,而第二、四种则在此基础上利用 Docker 搭建了一致的开发环境。

FAST-LIVO2 官方支持的是 ROS1 ,包括 Melodic、Noetic 这两个版本。FAST-LIVO2 中主要有两个组件,FAST-LIVO2 本身和 rpg_vikit,官方的 GitHub 链接如下:

下面列一些网友复现和分析:

对于 ROS2,有网友做了相应的移植,且有两个版本可供参考:

  1. https://github.com/integralrobotics/FAST-LIVO2
  2. https://github.com/Robotic-Developer-Road/FAST-LIVO2/tree/humble

其中对于第 2 个版本,由于没有公开 rpg_vikit 的源码,所以无法使用,因此使用第 1 个版本。其对应的 rpg_vikit 源码为 https://github.com/integralrobotics/rpg_vikit

虽然我们的目标是在 ROS2 humble 中使用,但对于官方 ROS1 版本的运行和测试也有一定的价值,比如:假如实际使用时,在 ROS2 humble 中遇到了问题,找不到解决思路时,可以回到 ROS1 版本中测试看该问题是否同样存在,以排除移植到 ROS2 中改动代码造成的影响。因此,下面先说 ROS1 的情况,再说 ROS2 中的情况。

ROS1 Noetic

如果你有该环境(无论是使用 WSL 还是 Linux主机),那么使用起来会非常简单,按照官方教程走即可,不过有个地方需要注意:在 Noetic 中,Sophus 编译不通过,报错:so2.cpp:32:26: error: lvalue required as left operand of assignment,这时需要手动改下代码,改动如下所示:

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namespace Sophus
{

SO2::SO2()
{
-  unit_complex_.real() = 1.;
-  unit_complex_.imag() = 0.;
+  unit_complex_.real(1.);
+  unit_complex_.imag(0.);
}

另见:Sophus compiling error at commit a621ff · Issue #339 · hku-mars/FAST-LIVO2

此外,PCL、Eigen、OpenCV 这些依赖可以直接使用 apt 安装:

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apt install libpcl-dev libeigen3-dev libopencv-dev -y

ROS1 Noetic + Docker

ROS1 noetic 是 FAST-LIVO2 官方支持的版本,本次实践目录结构如下:

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.
├── .devcontainer/
│   └── devcontainer.json
├── .vscode/
├── build/
├── data/ # bag 数据文件
├── devel/
├── docker/ # docker 相关文件
│   ├── .dockerignore
│   ├── .env
│   ├── Dockerfile
│   └── docker-compose.yml
├── src/ # FAST-LIVO2 源码文件
│   ├── FAST-LIVO2/
│   ├── rpg_vikit/
└── README.md

详见 https://github.com/wsxq2/fast-livo2-in-docker/tree/noetic

ROS2 Humble

这部分主要参考自 https://github.com/integralrobotics/FAST-LIVO2 中的 README.md 说明,但细节上有所完善和优化。

类似地,这里假设你有 ROS2 Humble 的环境,则可以按照以下步骤进行:

执行以下命令安装依赖并下载源码:

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sudo apt install libpcl-dev libeigen3-dev libopencv-dev -y
sudo apt install ros-humble-sophus -y # 直接使用 apt 中提供的版本,而非手动编译特定版本并安装到系统
sudo apt install ros-humble-image-transport-plugins -y # 不安装这个会编译失败
cd fast_ws/src # 如果没有请自行创建此目录
git clone https://github.com/integralrobotics/FAST-LIVO2
git clone https://github.com/integralrobotics/rpg_vikit

参考 https://github.com/Livox-SDK/livox_ros_driver2 安装 livox_ros_driver2,这是移植到 ROS2 后新增的包。

为什么 ROS2 要新增此包呢?ROS1 中本来也是依赖此包的,后来去掉了,添加了真正依赖的CustomMsg.hCustomPoint.h,从而减少依赖,降低编译难度,详见 [Enh] remove dependency on livox_ros_driver. · hku-mars/FAST-LIVO2@1666b09

此时目录结构如下:

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./
└── src/
    ├── FAST-LIVO2/
    ├── livox_ros_driver2/
    └── rpg_vikit/

编译时执行以下命令:

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cd src/livox_ros_driver2
./build.sh humble

这里由于 livox_ros_driver2 的设计问题,编译时建议这样编译,否则可能编译不通过。

运行前需要转换 bag 格式,将原本的 ROS1 格式转换为 ROS2 格式:

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pip install rosbags
rosbags-convert --src Retail_Street.bag --dst Retail_Street

转换完成后需要修改消息类型,在 Retail_Street/metadata.yaml 中做出以下修改:

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rosbag2_bagfile_information:
  compression_format: ''
  compression_mode: ''
  custom_data: {}
  duration:
    nanoseconds: 135470252209
  files:
  - duration:
      nanoseconds: 135470252209
    message_count: 30157
    path: Retail_Street.db3
    ..............
    topic_metadata:
      name: /livox/lidar
      offered_qos_profiles: ''
      serialization_format: cdr
-     type: livox_ros_driver/msg/CustomMsg
+     type: livox_ros_driver2/msg/CustomMsg
      type_description_hash: RIHS01_94041b4794f52c1d81def2989107fc898a62dacb7a39d5dbe80d4b55e538bf6d

编译完成后在不同的 Terminal 中分别运行:

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ros2 launch fast_livo mapping_aviz.launch.py use_rviz:=True
ros2 bag play -p --clock Retail_Street  # 启动后处于暂停状态,前者准备就绪后即可使用空格键开始 play

ROS2 Humble + Docker

ROS2 humble 不是 FAST-LIVO2 官方支持的版本,使用的是 网友移植的版本。目录结构和 前面 基本相同。

总体来说,这部分综合了 ROS1 Noetic + DockerROS2 Humble 的内容。

详见 https://github.com/wsxq2/fast-livo2-in-docker

官方使用的硬件分析

官方使用的硬件:xuankuzcr/LIV_handhold.

  • 激光雷达:购买 Livox 傲览 Avia 激光探测测距仪 | DJI 大疆商城Specs - Avia 傲览激光雷达 - LivoxLivox Avia 用户手册中文.pdf。对比项:Helios 32线 70° FOV
    • 类型:半固态(推测)。
    • 特点:
      • 点云密度高:由于采用了非重复扫描,当停留0.1s时,点云密度相当于32线激光雷达,场景覆盖率约45%,停留在同一位置0.8s以上基本可以获取100%的信息(场景覆盖率约100%)。
      • 测量距离较远:高亮度(100klx)时低反射率(10%)的情况下依然有190m的测距能力(Helios 110m),最远可达450m(Helios最远150m)。
      • 垂直FOV较大: 70.477.2°(选型的Helios为36070°,为了获取较大垂直视角,它采用了不均匀分布,所以它的点云密度比一般的32线还低)。
      • 精度相对较低:20m处为2cm(Helios为1cm)
      • 盲区较大:1m内不可测量(Helios为0.2m),1~3m点云可能畸变。
      • 支持时间同步(Helios也支持)
      • 内置IMU BMI088。从而对于IMU无需额外时间同步。
  • 相机:Hikrobot_MV-CA013-21UMUC.pdf
    • 类型:工业面阵相机
    • 定位:快速成像,飞拍
    • 特点:
      • 支持硬触发、软触发,从而可用于时间同步
      • 130万像素
      • 高帧率:210fps@1280*1024
  • IMU:内置于激光雷达,数据手册:BMI088 Datasheet
    • 频率:200HZ
    • 支持时间同步

遇到过的问题

X11 方式访问 RVIZ 经常发生错乱现象?

环境说明:Windows11 + Docker Desktop(使用 WSL2) + ROS humble desktop 镜像

尝试了以下步骤:

  1. 更新 vcxsrv:marchaesen/vcxsrv: Windows X-server based on the xorg git sources (like xming or cygwin’s xwin), but compiled with Visual Studio 2012 Community Edition.
  2. 更新显卡驱动:Drivers and Support for Processors and Graphics

然后目前暂未发现错乱现象,疑似解决了。

其他一些尝试:

本文由作者按照 CC BY 4.0 进行授权