树莓派5上的ROS 2与Go语言：完美组合

项目	推荐配置
操作系统	Ubuntu 24.04 LTS（桌面版或Server版均可）
ROS 2 版本	ROS 2 Jazzy（当前最新稳定版，支持aarch64）
Go 版本	Go 1.23+（官方arm64版本，支持并发、网络、模块等完整功能）

✨步子哥 (steper) #1

09-24 23:27

ROS 2安装与运行体验

安装方式

推荐使用鱼香ROS一键安装脚本，支持中文交互
自动适配 Ubuntu 24.04 + ROS 2 Jazzy
脚本地址：http://fishros.com/install

wget http://fishros.com/install -O fishros && . fishros

运行性能

树莓派5的4核Cortex-A76性能强劲，可流畅运行多个ROS 2节点
支持图像处理、激光雷达驱动、导航栈等复杂应用

CPU利用率

70%

内存占用

40%

通信延迟

低

中间件优化

建议使用 rmw_cyclonedds_cpp 作为DDS实现
降低通信延迟并提升稳定性
配置方法：

export RMW_IMPLEMENTATION=rmw_cyclonedds_cpp

✨步子哥 (steper) #2

09-24 23:27

Go语言支持情况

安装方式

下载官方arm64版本，支持树莓派5的64位架构
安装过程简单，无需交叉编译

                        wget https://go.dev/dl/go1.23.2.linux-arm64.tar.gz

                        sudo tar -C /usr/local -xzf go1.23.2.linux-arm64.tar.gz

                        echo 'export PATH=$PATH:/usr/local/go/bin' >> ~/.bashrc

                        source ~/.bashrc

兼容性

Go在树莓派5上运行完整标准库，包括：

goroutine（并发调度）

net/http（Web服务）

cgo（可调用C/C++库）

modules（依赖管理）

与ROS 2集成

可通过 rclgo（ROS 2的Go客户端库）实现ROS 2节点开发
支持publisher/subscriber、service、action等核心功能

示例项目

GitHub仓库：https://github.com/tiiuae/rclgo

提供完整的Go语言ROS 2开发支持，适合构建高性能机器人应用

✨步子哥 (steper) #3

09-24 23:29

实际应用场景举例

机器人控制节点 + Web服务

使用Python/C++编写机器人控制节点，同时用Go构建高性能Web服务，实现远程监控和控制

ROS 2

Python/C++

Go HTTP

Web界面

Go编写ROS 2节点

使用rclgo库直接用Go语言编写ROS 2节点，发布传感器数据，利用Go的并发优势处理多传感器数据

rclgo

Go并发

传感器集成

数据发布

可行

多节点图像处理 + 实时通信

使用ROS 2 Jazzy的多个节点协同处理图像数据，结合CycloneDDS实现低延迟通信，适用于视觉导航应用

图像处理

CycloneDDS

实时通信

视觉导航

流畅运行

✨步子哥 (steper) #4

09-24 23:29

注意事项

ROS 2不支持Go官方绑定

需使用社区项目如rclgo，功能略滞后于C++/Python版本。部分高级功能可能需要等待社区更新。

交叉编译不必要

树莓派5性能足够本地编译Go项目，除非构建大型依赖。直接在树莓派5上编译可简化开发流程。

Ubuntu 24.04为首选

Debian 12目前不被ROS 2官方支持，建议使用Ubuntu 24.04 LTS以获得最佳兼容性和稳定性。

内存管理

树莓派5虽性能强大，但运行多个ROS 2节点和Go服务时仍需注意内存使用，建议使用4GB或8GB版本以获得更好体验。

✨步子哥 (steper) #5

09-24 23:29

总结

ROS 2是否支持树莓派5？	完全支持
Go是否能在树莓派5上运行？	可运行
能否同时运行ROS 2和Go？	可同时运行
是否适合实际项目开发？	性能足够

综合评估结论

树莓派5搭载的4核Cortex-A76处理器性能强劲，完全能够支撑ROS 2 Jazzy和Go语言的并发运行。

推荐使用Ubuntu 24.04 LTS + ROS 2 Jazzy + Go 1.23+的组合，可获得最佳兼容性和性能表现。

适合教育、原型、轻量级机器人系统开发，特别是需要Web服务集成的机器人应用场景。

✨步子哥 (steper) #6

09-25 05:16

### **迈向未来机器人时代：全面介绍ROS 2系统** #### **引言** 在当今机器人技术飞速发展的时代，一个强大、灵活且可靠的软件框架是推动创新的基石。ROS（Robot Operating System）作为机器人领域的事实标准，其第一代（ROS 1）为全球的研究者和开发者提供了巨大的价值。然而，随着应用场景从实验室走向工厂、户外乃至家庭，ROS 1在实时性、可靠性、网络通信和安全性等方面的局限性逐渐凸显。为了应对这些挑战，**ROS 2**应运而生，它并非简单的升级，而是一次从头开始的彻底革新，旨在支撑下一代机器人的复杂需求。 #### **一、 ROS 2的诞生：为什么需要它？** ROS 1的设计初衷是服务于研究环境中的单机器人系统，其核心通信机制依赖于单一主节点（ROS Master）。这带来了几个关键问题： 1. **单点故障**：ROS Master一旦崩溃，整个系统通信将瘫痪。 2. **实时性差**：通信缺乏服务质量（QoS）策略，无法保证关键数据的及时送达。 3. **网络通信受限**：对多机、跨子网的分布式系统支持非常薄弱。 4. **安全性缺失**：通信未加密，易受攻击。 5. **产品化困难**：难以满足工业级应用对稳定性和可靠性的严苛要求。 ROS 2正是为了彻底解决这些问题而设计的，它的目标是为**从研究原型到产品部署**的整个生命周期提供统一、强大的支持。 #### **二、 ROS 2的核心架构与重大改进** ROS 2的核心改进可以概括为以下几点： **1. 去中心化的通信架构：采用DDS通信中间件** 这是ROS 2最根本的改变。它摒弃了ROS Master，引入了**DDS（Data Distribution Service）** 作为其底层通信中间件。DDS是一个成熟的工业标准，广泛应用于航空、国防、医疗等对实时性和可靠性要求极高的领域。 * **优势**： * **无单点故障**：节点之间直接发现和通信，系统更加健壮。 * **丰富的QoS策略**：可以精确控制通信行为。例如，可以设置“尽力而为”或“可靠”传输，定义消息的生命周期和历史深度，确保关键指令（如急停信号）绝不丢失。 * **天然的跨网络支持**：DDS天生支持多机通信，使得构建多机器人舰队或分布式计算系统变得轻而易举。 **2. 真正的实时性与性能** 通过与实时操作系统（如RTOS）的集成和DDS提供的确定性通信，ROS 2能够满足硬实时（Hard Real-Time）系统的要求，这对于工业机械臂、自动驾驶等场景至关重要。 **3. 跨平台与生产就绪** ROS 2支持**Ubuntu、Windows、macOS**甚至嵌入式平台（如RTOS和微控制器），极大地扩展了其应用范围。其架构设计考虑了产品化的所有环节，包括： * **生命周期管理**：可以动态地配置、启动和停止节点，实现更精细的系统控制。 * **安全加密**：通过DDS-Security扩展，可以对节点身份进行验证、对通信进行加密和访问控制。 **4. 现代化的开发体验** ROS 2主要支持**Python 3**和**C++**，并提供了更清晰、更一致的API。其构建系统改为**Colcon**，包管理依赖通过**APT**或**Vcpkg**管理，使得依赖处理和跨平台编译更加方便。 #### **三、 ROS 2的核心概念（与ROS 1对比）** 虽然核心概念一脉相承，但实现方式已有不同： | 特性 | ROS 1 | ROS 2 | | :--- | :--- | :--- | | **主节点** | 有（单点故障） | **无**（基于DDS发现机制） | | **通信协议** | TCPROS/UDPROS（自定义） | **DDS**（工业标准） | | **通信质量(QoS)** | 不支持 | **全面支持**（可配置可靠性、持久性、期限等） | | **实时性** | 基本不支持 | **支持**（可与RTOS集成） | | **网络支持** | 困难 | **原生支持**（多机/跨网） | | **平台支持** | 主要为Linux | **Linux, Windows, macOS, RTOS** | | **安全性** | 无 | **通过DDS-Security支持** | #### **四、应用场景** ROS 2的增强特性使其在众多前沿领域大放异彩： * **自动驾驶**：需要处理海量传感器数据（激光雷达、摄像头）、进行低延迟决策和车-云通信，ROS 2的分布式和QoS特性完美适配。 * **工业自动化**：在智能物流AMR（自主移动机器人）、协同机械臂等场景中，对可靠性和实时性要求极高，ROS 2是理想选择。 * **服务机器人**：在家庭或商场等复杂动态环境中，需要长期稳定运行，ROS 2的无主节点和生命周期管理提供了保障。 * **太空与深海探索**：在极端且高延迟的网络环境下，ROS 2的可靠通信和安全机制至关重要。 * **异构多机器人系统**：协调无人机、无人车、机械臂共同完成任务，ROS 2的跨平台和网络能力是基础。 #### **五、如何开始与未来展望** 对于初学者，建议从最新的**ROS 2 Humble Hawksbill（LTS版本）** 开始，它有最长的支持周期和丰富的社区资源。学习路径通常包括：安装环境、理解核心概念（节点、话题、服务、动作）、编写简单的发布订阅 demo，再到深入掌握QoS、生命周期等高级特性。 ROS 2目前仍在快速发展中，其生态系统日益繁荣。未来，我们可以期待： * 与**云原生**技术（如Kubernetes）更深度地融合。 * 更强大**仿真工具**（如Ignition Gazebo）的集成。 * 简化部署和管理的**开发工具链**。 * 在**人工智能**（特别是强化学习）与机器人控制结合方面发挥更大作用。 #### **结论** ROS 2不仅仅是一个机器人框架的版本更新，它代表着机器人技术从学术研究走向大规模商业应用的范式转变。通过拥抱DDS工业标准、构建去中心化架构、支持丰富的QoS策略和跨平台部署，ROS 2为开发者提供了构建高性能、高可靠性、安全下一代机器人系统所必需的工具箱。无论是研究者、学生还是工程师，学习和掌握ROS 2都将是通往未来机器人创新之路的关键一步。 ---

✨步子哥 (steper) #7

09-25 05:29

ROS 2与树莓派相关的开源项目

机器人控制

Raspberry Pi ROS 2 Robot

https://github.com/UbiquityRobotics/raspicam2_node

基于树莓派的ROS 2机器人项目，提供完整的移动机器人控制框架，支持自主导航和视觉处理。

PiArm

https://github.com/sbcshop/PiArm

树莓派机械臂项目，支持ROS 2控制，提供运动学解算和路径规划功能，适合教育和研究用途。

传感器集成

ros2_raspicam

https://github.com/ros-drivers/ros2_raspicam

树莓派摄像头ROS 2驱动，支持高分辨率图像采集和视频流处理，提供完整的相机标定功能。

rplidar_ros2

https://github.com/Slamtec/rplidar_ros2

RPLIDAR激光雷达ROS 2驱动，支持多种型号的RPLIDAR设备，提供点云数据和SLAM应用支持。

导航与定位

nav2_raspberry_pi

https://github.com/ros-planning/navigation2

ROS 2导航栈在树莓派上的优化版本，提供路径规划、避障和自主导航功能，针对树莓派性能进行了优化。

slam_toolbox

https://github.com/SteveMacenski/slam_toolbox

ROS 2 SLAM工具箱，支持同步定位与地图构建，提供实时SLAM和离线SLAM模式，适合树莓派等嵌入式设备。

开发工具与框架

rclgo

https://github.com/tiiuae/rclgo

ROS 2的Go语言客户端库，支持使用Go语言开发ROS 2节点，提供发布/订阅、服务和动作功能。

ros2_web_bridge

https://github.com/RobotWebTools/ros2_web_bridge

ROS 2 Web桥接工具，允许通过Web界面与ROS 2节点交互，提供远程监控和控制功能，适合树莓派等边缘设备。

✨步子哥 (steper) #8

09-25 05:32

ROS 2基本概念和架构介绍

核心概念

节点 (Nodes)：ROS 2中的基本执行单元，负责特定功能
话题 (Topics)：节点间异步通信的命名通道，用于发布/订阅模式
服务 (Services)：节点间同步通信机制，请求-响应模式
动作 (Actions)：长时间运行任务，支持抢占和反馈
参数 (Parameters)：节点配置数据，可在运行时修改

架构特点

DDS中间件：基于数据分发服务(DDS)的通信框架
实时性支持：满足实时系统需求，支持QoS策略
多语言支持：C++、Python、Java等，以及社区支持的Go绑定
跨平台：支持Linux、Windows、macOS、RTOS等
安全机制：内置身份验证、加密和访问控制

ROS 2与ROS 1的主要区别

特性	ROS 1	ROS 2
通信机制	基于TCP/UDP的自定义协议	基于DDS标准
实时性	有限支持	完整支持，可配置QoS
多机器人	需要额外配置	原生支持
安全性	无内置安全机制	内置身份验证和加密
系统发现	依赖ROS Master	去中心化自动发现

ROS 2的主要优势

生产环境适用性：专为工业级应用设计，满足生产环境需求
实时性能：通过QoS策略控制通信质量，满足实时系统需求
多机器人协作：原生支持多机器人系统，无需额外配置
安全性：内置安全机制，支持身份验证、加密和访问控制
可靠性：DDS中间件提供可靠的通信机制，支持断线重连
扩展性：从小型嵌入式系统到大型分布式系统均可适用

✨步子哥 (steper) #9

09-25 05:37

ROS 2全面教程

ROS 2简介

定位：ROS的升级版本，更贴近工业应用
跨平台支持：Linux、Windows、macOS等
多语言支持：C++、Python等
核心优势：
- 基于DDS中间件，实现分布式节点发现和可靠通信
- 支持多种QoS配置，适应不同场景
- 无需中心节点，节点可自动发现并通信

安装ROS 2

安装方式：
- 二进制包安装（推荐初学者）
- 源码编译安装（适合开发者）
关键安装步骤：
sudo locale-gen en_US.UTF-8
export LANG=en_US.UTF-8
# 添加软件源和GPG密钥
sudo apt update && sudo apt upgrade
sudo apt install ros-humble-desktop
环境配置：
source /opt/ros/humble/setup.bash
export RMW_IMPLEMENTATION=rmw_fastrtps_cpp

核心概念与基础操作

基本概念：
- 节点（Nodes）：通信的基本单元
- 主题（Topics）：异步通信（发布/订阅）
- 服务（Services）：同步通信（请求-响应）
- 发现（Discovery）：节点自动发现机制
命令行工具：
ros2 node list # 查看所有节点
ros2 topic list # 查看主题
ros2 topic echo /chatter # 订阅主题消息
ros2 run demo_nodes_cpp talker # 启动发布者

关键功能深入

服务质量（QoS）配置：
- 可靠性：Best effort或Reliable
- 耐久性：Volatile或Transient local
- 兼容性规则：订阅者QoS需求不能比发布者更严格
多节点进程管理：
- 组件（Components）：同一进程内运行多个节点
- 通用容器进程动态加载组件
自定义接口与内存分配：
- 自定义消息/服务：在msg/或srv/目录下定义
- 自定义内存分配器：替换默认分配器（如TLSF）

进阶功能

多RMW实现：
- 支持多种DDS实现（FastRTPS、Connext、OpenSplice）
- 通过环境变量切换：
  export RMW_IMPLEMENTATION=rmw_connext_cpp
构建自定义软件包：
- 使用Ament构建系统（Catkin的迭代版本）
- 创建工作空间，编译包：
  mkdir -p ~/ros2_ws/src
  cd ~/ros2_ws
  ament build --symlink-install

资源与社区

官方文档：ROS 2 Documentation
社区支持：
- Discord
- ROS Discourse
- Robotics Stack Exchange
贡献指南：
- 参与ROS 2开发
- 迁移ROS 1内容

学习建议

理论学习

先理解ROS 2核心概念，再进行实践操作

动手实践

结合官方教程逐步实践，加深理解

社区交流

参与社区讨论，解决实际问题

✨步子哥 (steper) #10

09-25 05:42

ROS 2在树莓派上的安装和配置方法

系统要求

硬件：树莓派5（推荐4GB或8GB版本）
操作系统：Ubuntu 24.04 LTS 64位
存储空间：至少16GB可用空间（推荐32GB+）
网络连接：稳定的互联网连接（下载依赖）
电源：5V/3A高质量电源适配器

环境配置

更新系统：安装前更新所有系统包
设置locale：确保UTF-8支持
添加ROS 2源：配置软件源
安装依赖：安装必要的依赖包
环境变量：配置ROS 2环境变量

安装步骤

准备系统

更新系统并安装必要的依赖包：

                                sudo apt update

                                sudo apt upgrade -y

                                sudo apt install -y curl gnupg2 lsb-release

添加ROS 2软件源

添加ROS 2的官方软件源并导入密钥：

                                curl -s https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.asc | sudo apt-key add -

                                sudo sh -c 'echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture)] http://packages.ros.org/ros2/ubuntu $(lsb_release -cs) main" > /etc/apt/sources.list.d/ros2-latest.list'

安装ROS 2 Jazzy

更新软件包索引并安装ROS 2 Jazzy：

                                sudo apt update

                                sudo apt install -y ros-jazzy-desktop

环境配置

配置ROS 2环境变量：

                                echo "source /opt/ros/jazzy/setup.bash" >> ~/.bashrc

                                source ~/.bashrc

常见问题解决

依赖问题：使用apt --fix-broken install修复
权限问题：确保用户在dialout和video组中
网络问题：检查DNS设置和代理配置
内存不足：增加swap空间或关闭不必要服务
DDS问题：尝试切换不同的DDS实现

性能优化建议

使用Cyclone DDS：树莓派上性能最佳的DDS实现
调整QoS策略：根据应用需求优化通信质量
禁用不必要服务：释放系统资源
使用64位系统：充分利用树莓派5的64位架构
优化交换空间：配置适当的swap大小