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ROS2与Navigation2入门教程：构建与安装Nav2

news 来源：原创 2025/8/23 23:09:39

Navigation2（Nav2）是ROS2中用于机器人导航的核心框架，支持路径规划、避障、SLAM等功能。本教程将详细介绍Nav2的安装与构建方法，涵盖二进制安装、源码编译及Docker部署等多种方式，适用于不同开发需求。

一、通过APT安装Nav2（推荐新手）

适用于直接使用官方预编译的二进制包，快速部署Nav2环境。

步骤1：安装Nav2及相关依赖

根据ROS2发行版（如Foxy、Humble）替换命令中的<distro>：

sudo apt install ros-<distro>-navigation2 ros-<distro>-nav2-bringup ros-<distro>-turtlebot3*

步骤2：验证安装

安装完成后，运行TurtleBot3仿真示例：

ros2 launch nav2_bringup tb3_simulation_launch.py

二、从源码构建Nav2（开发者适用）

适用于需自定义功能或使用最新主分支代码的场景。

方式1：为特定ROS2发行版构建

以ROS2 humble为例：

创建工作空间并克隆代码：

mkdir -p ~/nav2_ws/src
cd ~/nav2_ws/src
git clone https://github.com/ros-planning/navigation2.git --branch humble

安装依赖并编译：

cd ~/nav2_ws
rosdep install -y -r -q --from-paths src --ignore-src --rosdistro humble
colcon build --symlink-install

激活环境：

source install/setup.bash

方式2：主分支快速构建（使用脚本）

获取最新未发布代码：

下载初始化脚本：

mkdir nav2_workspaces && cd nav2_workspaces
wget https://raw.githubusercontent.com/ros-planning/navigation2/main/tools/initial_ros_setup.sh
chmod +x initial_ros_setup.sh
./initial_ros_setup.sh

脚本自动完成以下操作：

下载ROS2主分支、依赖包及Nav2源码。

执行build_all.sh自动编译所有组件。

小结：

脚本initial_ros_setup.sh会下载三个ROS 工作空间，然后按照正确的顺序构建它们。
这三个工作空间分别是：
- ROS 2发行版：为最新的ROS 2发行版，由此处的存储库文件定义；
- ROS 2依赖包：为一组未包含在ROS 2发行版中的ROS 2软件包。但是需要这些软件包才能构建Nav2。还包括组成ROS 2发行版的一些软件包，因为Nav2要使用这些软件包的不同版本；
- Nav2：即本存储库。
下载所有工作空间后，运行navigation2/tools/build_all.sh脚本。
脚本build_all.sh使用colcon build --symlink-install命令按照上面列出的顺序构建每个存储库。
脚本initial_ros_setup.sh可以接受以下选项：
- --no-ros2：这会跳过下载和构建ROS 2发行版。相反，它会使用安装在/opt/ros/<ros2-distro>目录中的二进制软件包和setup.sh脚本；
- --download-only：这会跳过构建步骤。

三、使用Docker部署Nav2

适用于隔离环境开发或CI/CD流程。

3.1 构建自定义Docker镜像

克隆仓库并构建镜像：

git clone https://github.com/ros-planning/navigation2.git
cd navigation2
sudo docker build -t nav2/latest .

使用代理（如需）：

sudo docker build -t nav2/latest --build-arg http_proxy=http://proxy.my.com:8080 --build-arg https_proxy=http://proxy.my.com:8080 .

加速构建（利用DockerHub缓存）

sudo docker pull rosplanning/navigation2:main  # 拉取官方缓存
sudo docker build -t nav2/latest --cache-from rosplanning/navigation2:main .

3.2 拉取官方镜像

sudo docker pull rosplanning/navigation2:main

注意：镜像不包含预构建的覆盖层，需在容器内手动构建Nav2工作空间。

3.3 运行Nav2容器

基本启动

sudo docker pull rosplanning/navigation2:main

启用图形界面（如Rviz）：Linux系统需允许容器访问X11服务：

xhost +local:root  # 临时开放X11权限
sudo docker run -it --rm \--env="DISPLAY" \--env="QT_X11_NO_MITSHM=1" \--volume="/tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix:rw" \--name nav2_container \rosplanning/navigation2:main

挂载宿主机目录（共享数据）：将本地ROS工作空间挂载到容器中：

sudo docker run -it --rm \--volume="/path/on/host:/path/in/container" \rosplanning/navigation2:main

使用主机网络模式（简化通信）

sudo docker run -it --rm \--net=host \  # 直接使用主机网络rosplanning/navigation2:main

3.4 在容器内使用Nav2

启动Gazebo仿真

# 进入容器后执行
ros2 launch nav2_bringup tb3_simulation_launch.py

运行SLAM节点

ros2 launch nav2_bringup slam_launch.py

调用导航服务

ros2 action send_goal /navigate_to_pose nav2_msgs/action/NavigateToPose "{pose: {header: {frame_id: 'map'}, pose: {position: {x: 1.0, y: 0.5}, orientation: {z: 0.707, w: 0.707}}}}"

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