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Installation PC ROS2

ROS est un Middleware Open Source pour développer des applications robotiques. Originellement développé sous Linux (Ubuntu), il est maintenant disponible sur plusieurs systèmes d'exploitation dont Debian et Windows.

Installation des prérequis et liens importants

Pour des raisons de stabilité et légèreté du système, il y a tout à penser que les déploiements de ROS dans des milieux industriels se font (robotique autonome et mobile) et se feront à l'avenir sur Ubuntu et de plus en plus Debian. L'industrie des serveurs a déjà largement adopté Debian pour sa stabilité et sa modularité. C'est pourquoi plutôt que d'apprendre la ligne de commande Windows, nous recommandons d'apprendre la ligne de commande Bash, utilisée dans Ubuntu/Debian. Pour cela, il faut installer un système (noyau) Linux, plusieurs options s'offrent à nous:

  • Machine virtuelle
    • Windows subsystem for Linux (WSL2)
    • Machine virtuelle Linux, par exemple via VirtualBox
  • Machine physique
    • dual-boot Windows-Ubuntu -> Installation en quelques clics via une clé USB Live
    • PC sous Ubuntu 22.04
      • Pour une tour : Branchement d'un SSD SATA dédié au lieu du SSD Windows
      • Branchement d'un SSD USB3 type Transcend ESD310C

Notes importantes pour les installations virtuelles (deux premières options d'installation) :

  • Ces installations sont suffisantes pour effectuer des simulations et du développement tant qu'il n'y a pas de Hardware à tester. VirtualBox fonctionne à peu près pour des TPs avec une VM URSim mais c'est loin d'être optimal (plantages,...)
  • L'accélération graphique n'est pas supportée par la carte graphique (GPU) mais par le processeur (CPU) (voir ce bug)
  • un PC avec 32Go de RAM est recommandé si des composants imposants de ROS doivent être compilés, par exemple pour utiliser la version de développement MoveIt 2 Rolling. En effet Windows consomme à lui seul près de 4-8Go, Ubuntu >2Go et la compilation >4Go, on peut vite atteindre la saturation. 16Go peuvent suffire mais il faudra compiler sans parallélisation, et fermer des applications lourdes dans Windows comme Firefox.

Ubuntu via Windows SubSystem for Linux (WSL2)

WSL2 installe une machine virtuelle avec le noyau Linux complet, supporté et managé par Microsoft Windows. Il n'y a pas besoin de droits administrateur car le logiciel est disponible dans le store Windows.

Prérequis :

  • Depuis le menu démarrer Windows, rechercher "A propos de", "Spécifications de Windows"
    • Version >22H2
    • Build >19041 (testé avec 19045.2486)
    • Si votre version est inférieure, demandez à votre administrateur de màj vers 22H2 et Build 19045.2486
    • Si vous ne pouvez màj, optez pour l'option d'installation d'Ubuntu via VirtualBox
  • Exécuter Windows PowerShell en mode administrateur (connectez-vous avec un compte administrateur si vous n'avez pas les droits)
  • Lancer wsl --install (si ça ne fonctionne pas, votre Windows n'est probablement pas à la bonne version)
  • wsl --update
  • Redémarrer l'ordinateur

Installation de Ubuntu 22 :

  • Ouvrir Windows Store
  • Rechercher et installer Ubuntu (c'est la version LTS actuelle qui sera installée, en ce moment 22.04.X)
  • Depuis le menu démarrer Windows, Lancer l'application Ubuntu. Une Terminal s'ouvre (ligne de commande Linux Bash)
  • Définir l'utilisateur principal, par exemple ros2 et un mot de passe (8 caractères mini, majuscule, minuscule, chiffre, caractère spécial).
  • Mettre à jour Ubuntu
sudo apt update
sudo apt upgrade

Depuis Windows, pour éteindre les Machines Virtuelles Ubuntu et ainsi libérer la mémoire RAM affectée :

  • Lancer l'application Windows PowerShell
  • wsl --shutdown Autres commandes WSL depuis Windows PowerShell :
  • wsl --status : devrait retourner Distribution par défaut : Ubuntu, Version par défaut : 2 (WSL2)
  • wsl --list (ou wsl -l -v) : liste les Machines Virtuelles Linux installées via WSL (et la version WSL utilisée)

Docker dans une VM WSL2

Pour utiliser docker dans une VM WSL2, par exemple Ubuntu :

  • Désinstaller toute version précédente de docker installée sur votre VM Ubuntu. Dans Terminal(Ubuntu) :

    • sudo apt remove docker*

  • Ajouter votre utilisateur au groupe docker

    • sudo groupadd docker
    •     sudo usermod -aG docker $USER

  • Passer sur une session administrateur_windows (.\install)

  • Installer Docker Desktop for Windows https://docs.docker.com/desktop/windows/wsl/#turn-on-docker-desktop-wsl-2

    • Cocher WSL2 (devrait être coché par défaut si votre config WSL2 est OK)

  • Ajouter votre utilisateur_windows (nom_de_famille) Windows au groupe docker

    • Dans CMD/Powershell :

      net localgroup docker-users "utilisateur_windows" /ADD

  • Repasser sur votre session utilisateur_windows

  • L'intégration Docker-WSL est activée sur la distribution WSL par défaut, normalement Ubuntu (22)

    • pour s'en assurer, wsl --set-default ubuntu
    • Au besoin il est possible de l'activer sur une distro spécifique dans Settings > Resources > WSL Integration

  • Démarrer Terminal(Ubuntu)

Ubuntu via VirtualBox

Télécharger et installer VirtualBox pour Windows et l'Extension Pack : https://www.oracle.com/virtualization/technologies/vm/downloads/virtualbox-downloads.html

Ubuntu 24 requiert une version de VirtualBox >7.1 https://www.virtualbox.org/ticket/21955 

La version 7.1.8 règle des soucis de la version 7.1.6 avec l'USB https://forums.virtualbox.org/viewtopic.php?t=113298 

Déployer la VM avec ROS2 préinstallé (grâce aux instructions suivantes dans cette page)

Exportation de VM au format OVF

Le système du TP est maintenu à jour et testé sur un PC Windows. Pour l'exporter sur les PC de salle TP, on veut avoir une image la plus petite possible.

  • On commence par nettoyer Ubuntu puis on exporte un fichier .ova

image.png

  • Sélectionner le format OVF 2.0 pour une meilleure compressions

image.png

Setup pour TP MoveIt2+URSim à l'IUT de Haguenau

La première année j'ai expérimenté avec des PC Windows et VirtualBox :

  • Une VM contient Ubuntu 22, ROS et MoveIt
  • Une seconde contient Xubuntu 14/16 avec URSim
  • Les deux VMs en Réseau NAT

image.png

En 2025 je change donc de fusil d'épaule et utilise la salle réseau de l'IUT :

  • Avec des vieilles tours de 2013 : i5, 8G de RAM, petite carte graphique double écran, 60G de SSD
  • Réseau isolé donc possibilité de mettre OS au choix sur les PC, d'isoler ou non les PC et d'éventuels robots à piloter

Migration VM vers disque physique

Entre 2024 et 2025 je suis passé de TPs en VM VirtualBox vers des PC physiques. Dans les deux cas, je maintiens l'environnement de TP sur VirtualBox de mon PC Windows. Ceci présente l'avantage de pouvoir maintenir des états de machines en fonction du type de TP.

On peut déployer un disque virtuel de VM vers un disque physique :

image.png

  • Brancher un SSD en USB3 au PC (utiliser un adaptateur SATA-USB3 si nécessaire)
  • Passer le périphérique USB à la VM
    • Avant le démarrage

image.png

    • Pendant que la VM tourne

image.png

  • Ouvrir l'application Disks pour identifier les disques, en général :
    • disque virtuel de la VM : /dev/sda
    • SSD branché en USB : /dev/sdb
  • Ouvrir un Terminal et lancer la commande de copie du disque virtuel vers le SSD physique :
  • sudo dd if=/dev/sda of=/dev/sdb bs=4096 status=progress && sync
  • Ouvrir Gparted (depuis une Live USB avec le SSD branché) pour vérifier que la partition principale, généralement sdb3 est bien identifiée comme formatée en ext4. Agrandir la partition à la taille désirée.
  • Si le SSD ne boot pas sur un PC, essayer de réparer le grub avec boot-repair depuis une Live USB

Windows 10/11

Une installation native sous Windows 10 avec Visual Studio 2019 (Version Community gratuite) est possible :

Installation de ROS2 Humble

Les distributions stables publiées (pré-compilées) de ROS2 sont nommées par ordre alphabétique. Début 2023, on va installer ROS 2 Humble :

sudo apt update && sudo apt install locales
sudo locale-gen en_US en_US.UTF-8
sudo update-locale LC_ALL=en_US.UTF-8 LANG=en_US.UTF-8
export LANG=en_US.UTF-8
sudo apt install software-properties-common
sudo add-apt-repository universe
sudo apt update && sudo apt install curl
sudo curl -sSL https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.key -o /usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg
echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg] http://packages.ros.org/ros2/ubuntu $(. /etc/os-release && echo $UBUNTU_CODENAME) main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/ros2.list > /dev/null
sudo apt update && sudo apt upgrade
sudo apt install ros-humble-desktop-full
source /opt/ros/humble/setup.bash
echo 'source /opt/ros/humble/setup.bash' >> ~/.bashrc

Tester l'installation

https://docs.ros.org/en/humble/Installation/Ubuntu-Install-Debians.html#try-some-examples

  • Ouvrir un premier Terminal : ros2 run demo_nodes_cpp talker
  • Ouvrir un second Terminal : ros2 run demo_nodes_cpp listener

Installation de Jazzy pour la Navigation et Manipulation

Jazzy est la LTS 2024-2029. Avec UR, Turtlebot3, Nav2, MoveIt2, etc.

## Install ROS
sudo apt update && sudo apt install locales
# Test locale
#locale
sudo locale-gen en_US en_US.UTF-8
sudo update-locale LC_ALL=en_US.UTF-8 LANG=en_US.UTF-8
export LANG=en_US.UTF-8
sudo apt install software-properties-common
sudo add-apt-repository universe
sudo apt update && sudo apt install curl
sudo curl -sSL https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.key -o /usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg
echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg] http://packages.ros.org/ros2/ubuntu $(. /etc/os-release && echo $UBUNTU_CODENAME) main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/ros2.list > /dev/null
sudo apt update && sudo apt upgrade
sudo apt install ros-dev-tools
sudo apt install ros-jazzy-desktop-full
echo 'source /opt/ros/jazzy/setup.bash' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc
# Test installation (first Terminal)
#ros2 run demo_nodes_cpp talker
# Test installation (second Terminal)
#ros2 run demo_nodes_cpp listener

## Install Nav2 (465Mo)
sudo apt install ros-jazzy-nav2-bringup # depends on ros-jazzy-navigation2
source ~/.bashrc
# Test installation
#ros2 launch nav2_bringup tb3_simulation_launch.py headless:=False

## Install TurtleBot3 Simulation
sudo apt install ros-jazzy-turtlebot3-simulations
echo 'export ROS_DOMAIN_ID=30 #TURTLEBOT3' >> ~/.bashrc
echo 'export TURTLEBOT3_MODEL=burger' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc
# Test installation
#ros2 launch turtlebot3_gazebo turtlebot3_world.launch.py

## Install dependencies to build ROS packages from source
sudo apt install python3-argcomplete python3-colcon-common-extensions python3-colcon-mixin libboost-system-dev build-essential
colcon mixin add default https://raw.githubusercontent.com/colcon/colcon-mixin-repository/master/index.yaml
colcon mixin update default

## Install TurtleBot3 from source
sudo apt install ros-jazzy-hls-lfcd-lds-driver ros-jazzy-turtlebot3-msgs ros-jazzy-dynamixel-sdk libudev-dev
mkdir -p ~/turtlebot3_ws/src && cd ~/turtlebot3_ws/src
#git clone -b humble-devel https://github.com/ROBOTIS-GIT/turtlebot3.git
git clone -b jazzy https://github.com/ROBOTIS-GIT/turtlebot3.git
git clone -b ros2-devel https://github.com/ROBOTIS-GIT/ld08_driver.git
cd ~/turtlebot3_ws/src/turtlebot3
rm -rf turtlebot3_cartographer turtlebot3_navigation2
cd ~/turtlebot3_ws/
colcon build --symlink-install
rosdep update && rosdep install --ignore-src --from-paths src -y
vcs --help
vcs status
sudo apt list ros-jazzy-gazebo-ros-pkgs
sudo apt list ros-jazzy-ros-gz
sudo apt install ros-jazzy-ros-gz
colcon build --symlink-install
ros2 launch nav2_bringup tb3_simulation_launch.py slam:=True nav:=True headless:=False use_sim_time:=True
exit
cd ..
cd turtlebot3_ws/
colcon build --symlink-install --parallel-workers 1
cd src/
git clone -b jazzy https://github.com/ROBOTIS-GIT/turtlebot3_simulations.git
#git clone -b humble https://github.com/ROBOTIS-GIT/turtlebot3_simulations.git
cd ..
colcon build --symlink-install --parallel-workers 1
sudo nano .bashrc
sudo nano ~/.bashrc
ros2 launch turtlebot3_gazebo turtlebot3_world.launch.py
sudo apt list ros-jazzy-turtlebot3-*
sudo apt install ros-jazzy-turtlebot3-fake-node
sudo apt install ros-jazzy-gazebo-msgs
cd src/
sudo apt update && rosdep install -r --from-paths . --ignore-src --rosdistro $ROS_DISTRO -y
rosdep update
sudo apt update && rosdep install -r --from-paths . --ignore-src --rosdistro $ROS_DISTRO -y
sudo curl https://packages.osrfoundation.org/gazebo.gpg --output /usr/share/keyrings/pkgs-osrf-archive-keyring.gpg
echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/pkgs-osrf-archive-keyring.gpg] http://packages.osrfoundation.org/gazebo/ubuntu-stable $(lsb_release -cs) main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/gazebo-stable.list > /dev/null
sudo apt-get update
sudo apt-get install gz-harmonic
cd ..
colcon build --symlink-install --parallel-workers 1
source in
source install/setup.bash 
ros2 launch turtlebot3_gazebo turtlebot3_world.launch.py

## Install MoveIt2 Tutorials
mkdir -p ~/ws_moveit/src
cd ~/ws_moveit/src
git clone -b main https://github.com/moveit/moveit2_tutorials
vcs import --recursive < moveit2_tutorials/moveit2_tutorials.repos
sudo apt update && rosdep install -r --from-paths . --ignore-src --rosdistro $ROS_DISTRO -y
cd ..
colcon build --mixin release
source ~/ws_moveit2/install/setup.bash
# Test installation https://github.com/moveit/moveit2_tutorials/blob/humble/doc/examples/move_group_interface/move_group_interface_tutorial.rst
#ros2 launch moveit2_tutorials move_group.launch.py
# Test installation (second Terminal)
#source ~/ws_moveit2/install/setup.bash
#ros2 launch moveit2_tutorials move_group_interface_tutorial.launch.py

# Install UR ROS2 Driver
mkdir -p ur_ws/src
cd ur_ws
git clone -b main https://github.com/UniversalRobots/Universal_Robots_ROS2_Tutorials.git src/ur_tutorials
rosdep update && rosdep install --ignore-src --from-paths src -y
colcon build --symlink-install
source ~/ur_ws/install/setup.bash
# Test installation (first Terminal)
#ros2 launch ur_robot_driver ur_control.launch.py ur_type:=ur5e robot_ip:=yyy.yyy.yyy.yyy use_mock_hardware:=true launch_rviz:=false
# Test installation (second Terminal)
#source ~/ur_ws/install/setup.bash
#ros2 launch ur_moveit_config ur_moveit.launch.py ur_type:=ur5e launch_rviz:=true

# Install UR ROS2 Gazebo
git clone -b ros2 https://github.com/UniversalRobots/Universal_Robots_ROS2_GZ_Simulation.git src/ur_simulation_gz
rosdep update && rosdep install --ignore-src --from-paths src -y
colcon build --symlink-install
source ~/ur_ws/install/setup.bash
# Test installation https://github.com/UniversalRobots/Universal_Robots_ROS2_GZ_Simulation
#ros2 launch ur_simulation_gz ur_sim_moveit.launch.py
# OR
# Test installation (first Terminal)
#ros2 launch ur_simulation_gz ur_sim_control.launch.py
# Test installation (second Terminal)
#source ~/ur_ws/install/setup.bash
#ros2 run ur_robot_driver example_move.py

## Install URSim with docker (only on native Ubuntu PC)
sudo apt install docker-compose
sudo usermod -aG docker $USER
sudo service docker start
# Test installation
#docker run hello-world
#sudo service docker status
sudo usermod -aG docker robot
docker pull universalrobots/ursim_e-series
docker run hello-world
docker pull universalrobots/ursim_e-series
ros2 run ur_robot_driver start_ursim.sh -m ur5e
sudo apt install ros-jazzy-ur
sudo apt list python3-rosdep
sudo rosdep init
rosdep update
sudo apt update
sudo apt dist-upgrade
ros2 run ur_robot_driver start_ursim.sh -m ur5e
sudo apt list python3-colcon*
colcon mixin add default https://raw.githubusercontent.com/colcon/colcon-mixin-repository/master/index.yaml
colcon mixin update default
sudo apt list python3-vcstool

Installation d'autres versions de ROS2

Pour avoir accès à toutes les dernières fonctionnalités en cours de développement (partiellement publiées), il faut installer ROS2 Rolling, qui est une distribution en développement continu "rolling release". Par exemple en Avril 2023, l'API Python de MoveIt2 et son tutoriel ne sont disponibles que sous rolling.

On peut installer plusieurs versions de ros en parallèle. Chaque version sera installée dans /opt/ros/version. Pour faire cohabiter les deux versions, il faut "sourcer" le bon répertoire avant de lancer un programme ros2 launch ... ou de compiler un workspace colcon build .... Deux options s'offrent à nous :

  • Si on bascule souvent de version : commenter les lignes source /opt/ros/humble/setup.bash en bas du fichier ~/.bashrc
    • Il faudra alors lancer la commande source /opt/ros/humble/setup.bash à chaque nouvelle ouverture de Terminal Bash.
  • Si on travaille principalement avec une version : commenter la ligne correspondant à la version principale source /opt/ros/humble/setup.bash en bas du fichier ~/.bashrc lorsqu'on veut utiliser la version secondaire.

Gestion de version avec Ansible

L'idéal serait de gérer l'état des VM/PC de TP avec ansible plutôt que des snapshot VirtualBox

https://github.com/richlamdev/ansible-desktop-ubuntu

Outils utiles

Terminal multi-fenêtres Terminator

  • Installer Terminator : c'est un logiciel de Ligne de commande pratique pour programmer avec ROS
    • Depuis Windows Store : Rechercher et installer Terminator (Ubuntu)
    • Depuis la ligne de commande Linux : sudo apt install terminator
  • Depuis le menu démarrer Windows, Lancer Terminator (Ubuntu)

Visual Studio Codium

Pour éviter d'alourdir la VM avec de la télémétrie Microsoft, on installe la version sans tracker de Visual Studio Code depuis un dépôt debian :

  • Lancer la VM VirtualBox ou WSL (Terminator (Ubuntu))
  • Dans Terminator, lancer les commandes suivantes :
wget https://gitlab.com/paulcarroty/vscodium-deb-rpm-repo/raw/master/pub.gpg 
sudo mv pub.gpg /usr/share/keyrings/vscodium-archive-keyring.asc
echo 'deb [ signed-by=/usr/share/keyrings/vscodium-archive-keyring.asc ] https://paulcarroty.gitlab.io/vscodium-deb-rpm-repo/debs vscodium main' \
    | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/vscodium.list
sudo apt update
sudo apt install codium
  • Lancer VSCodium dans la VM VirtualBox ou directement depuis Windows, lancer VSCodium (Ubuntu)
  • Ouvrir le dossier contenant le code source /src du projet dont vous voulez étudier/modifier le code : File --> Open Folder --> ~/ws_moveit/src

Installer Firefox dans WSL

https://askubuntu.com/questions/1444962/how-do-i-install-firefox-in-wsl-when-it-requires-snap-but-snap-doesnt-work

sudo snap remove firefox
sudo apt remove firefox
sudo add-apt-repository ppa:mozillateam/ppa

# Create a new file, it should be empty as it opens:
sudo gedit /etc/apt/preferences.d/mozillateamppa

# Insert these lines, then save and exit
Package: firefox*
Pin: release o=LP-PPA-mozillateam
Pin-Priority: 501

# after saving, do
sudo apt update
sudo apt install firefox-esr

Alléger Ubuntu (pour VM ou clonage)

  • Désinstaller snap :
    • Vérifier qu'on n'a pas de paquet snap important avec snap list
    • Purger snap et tous ses paquets
sudo rm -rf /var/cache/snapd/

sudo apt autoremove --purge snapd gnome-software-plugin-snap

rm -fr ~/snap

# sudo apt-mark hold snapd
    • Empêcher snap d'être réinstallé par Ubuntu
cat <<EOF | sudo tee /etc/apt/preferences.d/nosnap.pref
# To prevent repository packages from triggering the installation of Snap,
# this file forbids snapd from being installed by APT.
# For more information: https://linuxmint-user-guide.readthedocs.io/en/latest/snap.html

Package: snapd
Pin: release a=*
Pin-Priority: -10
EOF
    • Installer le magasin d'applications de gnome sans snap/flatpak sudo apt install gnome-software --no-install-recommends
  • Supprimer les paquets apt plus nécessaires sudo apt autoremove --purge
  • Supprimer le cache de compilation de VSCode ~/.cache/vscode-cpptools
  • Supprimer le cache de pip ~/.cache/pip
  • Supprimer les fichiers de compilation des workspaces qui ne seront pas utilisés en TP. Attention à conserver les paquets qui devront être compilés en TP (en utilisant colcon build --package-select).
  • Désactiver le SWAP dans /etc/fstab puis supprimer le fichier de swap /swap.
  • Réduire la taille de la partition via l'application Disks. Celle-ci pourra être agrandie après copie de la VM.

Configuration VirtualBox

Windows consomme à lui seul près de 4-8Go, Ubuntu >2Go et la compilation >4Go, on peut vite atteindre la saturation. Un PC de 16Go peut suffire mais il faudra compiler sans parallélisation, et fermer des applications lourdes dans Windows comme Firefox.

  • Vérifier et adapter la configuration de la VM en ressources RAM, CPU, GPU et Réseau selon la configuration de votre PC
    • 8GB mini de RAM si vous devez compiler des workspace ROS
    • 4 CPU mini. 6-10 CPU si l'accélération graphique ne fonctionne pas et que vous faites du RViz ou Gazebo

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  • Démarrage d'une session graphique Xorg qui est plus stable que Wayland sous VirtualBox

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Astuce en cas de soucis suite à màj VirtualBox : https://forums.virtualbox.org/viewtopic.php?t=12692 

  • Supprimer les Extensions Pack
  • Désinstaller
  • Réinstaller

Sources

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Auteur: Gauthier Hentz, sur le wiki de l'innovation de l'IUT de Haguenau

Attribution-NonCommercial-PartageMemeConditions 4.0 International (CC BY-NC-SA 4.0)

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