步骤 2：工作空间与功能包

前置条件：完成步骤 1。 本步目标：建立 catkin 工作空间，成功编译并找到 mybot_gazebo。 预计时间：20-30 分钟。

1. 创建 Catkin 工作空间 

mkdir -p ~/catkin_ws/src
cd ~/catkin_ws
catkin_make
source devel/setup.bash

检查工作空间：

echo $ROS_PACKAGE_PATH

输出中应包含：

/home/<用户名>/catkin_ws/src:/opt/ros/noetic/share

为了避免每次新开终端都手动加载，可以加入 ~/.bashrc：

echo "source /opt/ros/noetic/setup.bash" >> ~/.bashrc
echo "source ~/catkin_ws/devel/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

2. 放入功能包

在仓库根目录中，把 mybot_gazebo 复制到工作空间：

cp -r src/chap4/mybot_gazebo ~/catkin_ws/src/

3. 功能包目录结构 

mybot_gazebo/
├── package.xml
├── CMakeLists.txt
├── LICENSE
├── main.sh
├── README.md
├── launch/
│   └── mybot_gazebo.launch
├── urdf/
│   └── mybot.urdf.xacro
├── worlds/
│   └── mybot_empty.world
└── scripts/
    └── move_square.py

各目录职责：

路径 作用
package.xml 声明依赖和包信息
CMakeLists.txt 安装 Python 脚本，安装 launch、urdf、world 文件
main.sh 仓库要求的统一入口，调用 launch 文件启动仿真
launch/ 组织 Gazebo、模型、TF 和参数
urdf/ 机器人结构和 Gazebo 插件
worlds/ Gazebo 世界文件
scripts/ 机器人运动控制节点

4. 编译配置解析

package.xml 至少要声明以下依赖：

<buildtool_depend>catkin</buildtool_depend>

<exec_depend>gazebo_ros</exec_depend>
<exec_depend>geometry_msgs</exec_depend>
<exec_depend>robot_state_publisher</exec_depend>
<exec_depend>rospy</exec_depend>
<exec_depend>sensor_msgs</exec_depend>
<exec_depend>xacro</exec_depend>

CMakeLists.txt 的核心是：

catkin_install_python(PROGRAMS
  scripts/move_square.py
  DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_BIN_DESTINATION}
)

install(DIRECTORY launch urdf worlds
  DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_SHARE_DESTINATION}
)

因为本功能包只有 Python 脚本和资源文件，不需要 ROS C++ 编译，但 catkin_make 仍然负责注册包和生成环境脚本。

5. 编译与验证 

cd ~/catkin_ws
catkin_make
source devel/setup.bash
rospack find mybot_gazebo

预期输出：

/home/<用户名>/catkin_ws/src/mybot_gazebo

再检查脚本是否可执行：

ls -l ~/catkin_ws/src/mybot_gazebo/scripts/move_square.py
python3 -m py_compile ~/catkin_ws/src/mybot_gazebo/scripts/move_square.py

py_compile 通过说明 Python 语法正确，但不会检查 ROS 话题和 Gazebo 连接。

也可以使用包内统一入口启动：

cd ~/catkin_ws/src/mybot_gazebo
./main.sh

6. 常见问题

现象 原因 处理
rospack find 找不到包 未 source devel/setup.bash 重新 source 并确认 ROS_PACKAGE_PATH
catkin_make 找不到依赖 package.xml 依赖未安装 安装对应 ROS 包
脚本无法运行 没有执行权限 chmod +x scripts/*.py
修改后没有生效 没有重新 source 每次新终端都要 source
复制到了错误位置 功能包放进 devel 或嵌套目录 必须放在 ~/catkin_ws/src/ 下

7. 本步验收

  • [ ] ~/catkin_ws 可以正常 catkin_make；
  • [ ] rospack find mybot_gazebo 找到功能包；
  • [ ] launch、urdf、worlds、scripts 四个目录都在；
  • [ ] 能解释 package.xml、CMakeLists.txt 和 catkin 工作空间的关系；
  • [ ] 知道每个终端都要 source 工作空间环境。