【Tutorial】一起走進ROS的世界吧(1)－安裝篇

Posted By Ches拔（Sco Lin） on 10 月 11, 2018 in 作業系統, 教學文, 機器人 | 2 comments

作者：Sco Lin

Simple Care專案使用Machine Learning做室內定位後，整體專案基本上就大致完成，但是在APP上怎麼顯示出對方的位置呢？這裡有2個選擇：

讓使用者自已拉出自家的房間格局，所以需要一個特製的APP，有點類似小畫家，但這是畫格局的小畫家
一台簡易型的小車，用Lidar把格局Slam出來

第一項基本上有點像SketchUp，如下圖：

在Github有類似的專案可以使用，但叫我自己把家裡的房間格局用APP，可能要花一小時畫出來再連上資料庫！？好像有點搞剛（台語；麻煩之意）！

而第二項，用Lidar把格局Slam出來的技術，不就是掃地機器人在做的事嗎？研究過Slam後，想到要怎麼讓Maker一起玩，結果就看到了ROS這個機器人架構居然有掃地機器人Roomba相關文章！

由下圖我們不難發現，在PC端的系統有Windows、Linux與Mac，而在手持系裝置有Android和iOS佔大宗，看來ROS的目標就是想做機器人的Android系統。

當然機器人還有其他操作系統，如果學校教授也願意為各位Maker開一堂課的話，小弟一定會坐在台下認真聽課的，我還想拿這個當研究主題回去讀博班呢！

ROS是什麼？

很多夥伴都有做各種不同的機器人，例如：雙足機器人、教育型機器人或是Arduino的關節型機器人。這些機器人有些沒有作業系統，且硬體設計都不一樣，如果今天像我們Simple Care專案只是想用SLAM（同步定位與地圖構建）的話，代表要重覆造輪子，才有辦法做到別人早就做過的東西。

由於code無法維護，因此當專案時程不明確，且SW離職後，新來的SW還要看懂前人所留下的自閉軟體系統，等到三個月試用期一過，又離職到其他公司上班了！如此重複造輪子，PM要先跳腳，專案就要爆炸了！

所以，這時ROS就這麼橫空出世了！（當然不是這個理由 XD）

在機器人智慧化的過程當中，ROS（機器人作業系統）成為最關鍵的一環，當機器人要投入生活甚至是醫療等更多元的場景時，皆需要面對相較普通的生產線以及更複雜的空間環境，而ROS也相較於我們大腦的中樞，不僅能匯集環境變動的數據，亦能分析服務對象的空間位置，進而提供對應的服務操作。

回到Simple Care的需求，從Service Robot來看，用ROS跑專案的確可以加速進行。基本上ROS的核心精神就是在巴別塔裡面講著相同的語言。

總而言之，就是不要再重覆造輪子！而ROS是架構在Linux內的一套軟體，所以只要有Ubuntu就行啦！這次我們用模擬器，可以是VMWARE或是Virtual Box，使用Ubuntu 16.04安裝ROS Kinetic，但在2018五月時，ROS推出了Melodic，也有網友在Ubuntu 18.04安裝，基本上也沒什麼問題！

ROS安裝過程

這篇文章在VMWARE使用ubuntu-16.04.5-desktop-amd64.iso。

在安裝過程中，會需要輸入Ubuntu的帳號及密碼。

下圖有一點小小重要，本來我是用預設的20GB，但在嘗試ROS的模擬器與程式碼後，東灌西灌的結果就是20GB搞到要爆炸了，所以60GB會比較好一點點。

簡單提一下，我的MAC Air 128G一開始是用雙系統切了一半過去，用了1個月後系統容量爆炸，完完全全不夠用啊！！！之後再來提一下MAC系統如果不是只想模擬該怎麼辦。

由於這篇文章目的在模擬，所以在Windows與MAC OS都能用VMWARE或是Virtual Box（小弟親身試驗過，請放心服用），但問題來了，如果您是研究所以上的學生，教授要您做出硬體來，VMWARE或是Virtual Box都無法控制到遠端的硬體啊！這也是小弟試了好幾次才發現，一定要用原生的Linux系統加上ROS才行啊！！！所以我在Windows上的解決方式是直接做雙系統，反正硬碟夠大，但UEFI的BIOS也搞了許久。

而在MAC Air就不能切雙系統了，128G切一半就不能拿來工作了，所以在MAC Air是用外接128G USB隨身碟安裝Ubuntu，這也搞了許久，總之Windows與MAC OS安裝ROS都可以寫一篇文章了。好，回到開始用VMWARE安裝Ubuntu的時候，會看到下圖，這時可以去買杯手搖飲悠閒的等待～

安裝完畢後，可以去更新一下在Software & Updates，但不更新也可以準備安裝就是了。

然後在Terminal輸入以下指令：

sudo sh -c ‘echo “deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main” > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list’

這個時候會請您輸入密碼，之後再貼上KEY的指令（如下方指令）：

sudo apt-key adv –keyserver hkp://ha.pool.sks-keyservers.net:80 –recv-key 421C365BD9FF1F717815A3895523BAEEB01FA116

然後再sudo apt-get update：

接著sudo apt-get upgrade升所有需要的安裝包：

所以我才說前面不要Software & Update也可以，接著就是安裝Desktop-Full版本的ROS系統在Ubuntu內：sudo apt-get install ros-kinetic-desktop-full

安裝完畢，再來呢？接下就就是要初始化！

sudo rosdep init

rosdep update

配置環變量：

echo “source /opt/ros/kinetic/setup.bash” >> ~/.bashrc

source ~/.bashrc

上面2句還挺重要的，不然每次ROSRUN xxx什麼安裝包都出現Error，例如：

But！人生就是有這個But！

印象中有一次在Windows的VMWARE中也輸入上面2句然後再ROSRUN還是出現Error，所以就開了MAC Air內的Ubuntu看了一下.bashrc檔照抄：

紅框是有修正過的，如果您下了ROSRUN的指令也出現Error，就照抄Source的那行吧！

也許眼尖的讀者會發現上面的.bashrc檔最後一行是TURTLEBOT3！

我當初就是在Windows的VMWARE安裝UBUNTU及MAC Air安裝Virtual Box，不論是在哪台機器都控制不了Turtlebot3的硬體啊！至於如何控制硬體！？如果您有玩我們Simple Care Github的Code，會發現裡面的源始碼是用MQTT，而ROS控制的方式也跟MQTT高度相似，所以之後玩到Publish與Subscribe的Code的時候會覺得似曾相似。

接下來安裝所有以後可能用的到的套件：

sudo apt-get install python-rosinstall python-rosinstall-generator python-wstool build-essential

安裝結束囉 ~ 而本篇的最後，就是來個roscore測試一下！