Webots 安装（macOS）

目标： 安装 webots_ros2 包并在 macOS 上运行仿真示例。

教程级别： 进阶

预计时间： 10 分钟

背景

webots_ros2 包提供了 ROS 2 与 Webots 之间的接口。

它包含多个子包，其中 webots_ros2_driver 用于启动 Webots 并与之通信。

其余子包主要是示例，展示该接口的各种用法。

本教程将指导你安装该包并运行其中一个示例。

前提条件

建议先了解初级教程中涵盖的 ROS 基础知识。

建议先阅读 创建工作空间 和 创建你的第一个 ROS 2 包 这两篇教程。

此外，如后文所述，若要在虚拟机中使用 webots_ros2，还需在 Mac 上原生安装 Webots。

你可以按照安装指南或从源码编译进行安装。

任务

在 macOS 上，通过 UTM 虚拟机运行 ROS 2 比直接在 macOS 上安装体验更好，因为 ROS 在 Linux 环境中运行。

不过，Webots 需要在 macOS 上原生安装，它会与虚拟机中运行的 ROS 节点通信。

这样 Webots 就能使用原生的 3D 硬件加速。

虚拟机负责运行所有 ROS 组件（包括 RViz），并通过 TCP 连接到主机来启动 Webots。

借助共享文件夹，脚本可以将世界文件和其他资源从虚拟机传递到运行 Webots 的 macOS 主机。

以下步骤将说明如何创建一个预装 webots_ros2 发布包的虚拟机镜像。

也可以选择从源码安装。

1 创建虚拟机镜像

在你的 macOS 上安装 UTM，

可以在 UTM 官网 上找到下载链接。

下载适用于 Humble 和 Rolling 的 Ubuntu 22.04 ISO 镜像 或适用于 Foxy 的 Ubuntu 20.04 ISO 镜像。

请确保下载与你的 CPU 架构相对应的镜像。

在 UTM 软件中：

• 创建新镜像并选择 Virtualize 选项。
• 在 Boot ISO Image 字段中选择你下载的 ISO 镜像。
• 保留所有硬件设置的默认值（包括硬件加速保持关闭）。
• 在 Shared Directory 窗口中，选择一个文件夹，webots_ros2 会通过它将所有 Webots 资源传输到主机。本例中选择的文件夹为 /Users/username/shared。
• 其余参数保持默认即可。
• 启动虚拟机。注意，每次启动虚拟机时都可以重新选择共享文件夹。
• 虚拟机首次启动时，安装 Ubuntu 并设置账户用户名。本例中用户名为 ubuntu。
• Ubuntu 安装完成后，关闭虚拟机，从 CD/DVD 字段中移除 ISO 镜像，然后重新启动虚拟机。

2 配置虚拟机

本节将在虚拟机中安装 ROS 2 并配置共享文件夹。

以下说明和命令均在虚拟机内执行。

• 在已启动的虚拟机中打开终端，按照 Ubuntu 安装（apt） 的说明安装所需的 ROS 2 发行版。
• 在虚拟机中创建一个文件夹作为共享文件夹。本例中路径为 /home/ubuntu/shared。

$ mkdir /home/ubuntu/shared

• 要将此文件夹挂载到主机，执行以下命令。如果你的共享文件夹路径不同，请相应修改。

$ sudo mount -t 9p -o trans=virtio share /home/ubuntu/shared -oversion=9p2000.L

• 要在虚拟机启动时自动挂载此文件夹，将以下行添加到 /etc/fstab。如果你的共享文件夹路径不同，请相应修改。

share     /home/ubuntu/shared     9p      trans=virtio,version=9p2000.L,rw,_netdev,nofail 0       0

• 必须设置环境变量 WEBOTS_SHARED_FOLDER，才能让包在虚拟机中正常工作。该变量告诉 webots_ros2 包用于在主机和虚拟机之间交换数据的共享文件夹位置。其值格式为 <host shared folder>:<VM shared folder>，其中 <host shared folder> 是主机上的共享文件夹路径，<VM shared folder> 是虚拟机中同一共享文件夹的路径。

在本例中：

$ export WEBOTS_SHARED_FOLDER=/Users/username/shared:/home/ubuntu/shared

你可以将此命令添加到 ~/.bashrc 中，以便在新终端中自动设置该环境变量。

3 安装 webots_ros2

你可以安装官方发布的包，也可以从 Github 上的最新源码安装。

安装 webots_ros2 发布包

在虚拟机终端中运行以下命令。

$ sudo apt-get install ros-{DISTRO}-webots-ros2

从源码安装 webots_ros2

安装 git。

$ sudo apt-get install git

创建一个带有 src 目录的 ROS 2 工作空间。

$ mkdir -p ~/ros2_ws/src

加载 ROS 2 环境。

$ source /opt/ros/{DISTRO}/setup.bash

从 Github 获取源码。

$ cd ~/ros2_ws
$ git clone --recurse-submodules https://github.com/cyberbotics/webots_ros2.git src/webots_ros2

安装包依赖。

$ sudo apt install python3-pip python3-rosdep python3-colcon-common-extensions
$ sudo rosdep init && rosdep update
$ rosdep install --from-paths src --ignore-src --rosdistro {DISTRO}

使用 colcon 构建包。

$ colcon build

加载该工作空间。

$ source install/local_setup.bash

4 启动 webots_ros2_universal_robot 示例

如前所述，该包通过共享文件夹与主机上的 Webots 通信。

为了让 Webots 能够从虚拟机的 ROS 包在主机上启动，必须运行一个本地 TCP 仿真服务器。

该服务器可以在此处下载：local_simulation_server.py。

在 WEBOTS_HOME 环境变量中指定 Webots 安装文件夹（例如 /Applications/Webots.app），然后在主机上的终端（不是虚拟机）中运行服务器：

$ export WEBOTS_HOME=/Applications/Webots.app
$ python3 local_simulation_server.py

在虚拟机中，打开终端并执行以下命令来启动一个包。

首先加载 ROS 2 环境（如果尚未加载）。

$ source /opt/ros/{DISTRO}/setup.bash

如果是从源码安装的，请加载 ROS 2 工作空间（如果尚未加载）。

$ cd ~/ros2_ws
$ source install/local_setup.bash

如果尚未在 ~/.bashrc 中设置 WEBOTS_SHARED_FOLDER（详见前面章节），请设置它。务必根据你实际的目录路径进行修改。

$ export WEBOTS_SHARED_FOLDER=/Users/username/shared:/home/ubuntu/shared

使用 ROS 2 launch 命令启动演示包（例如 webots_ros2_universal_robot）。

$ ros2 launch webots_ros2_universal_robot multirobot_launch.py

如果 Webots 被关闭或 ROS 2 进程被中断，本地服务器会自动等待新的包启动，共享文件夹也会被清理以备下次运行。