ROS2雷达小车开篇：树莓派4B装系统与RPLIDAR C1配置全记录

从零开始，搭建你的第一台ROS2激光雷达小车

【为什么选择RPLIDAR C1？】

       ROS2小车最核心的传感器就是激光雷达。我选的是思岚科技RPLIDAR C1——一款360°小体积TOF激光雷达，测距半径可达12米，采样频率5000次/秒，测距盲区低至0.05米。

       它的亮点在于融合了三角测距和TOF测距的优势——既保留了三角测距对近距离物体的高解析度，又拥有TOF在远距离测距精度和抗干扰方面的表现。通俗说就是：近处看得清，远处测得准。

       另外RPLIDAR C1采用TTL UART通信接口，通讯速率460800，支持ROS2操作系统，和树莓派4B是绝配。

       如果你也打算做ROS2小车，可以参考GitHub上的开源项目 mobo_bot，它就是用树莓派4B + RPLIDAR C1 + ROS2 Humble + Nav2的完整方案。

【硬件准备清单】

• 树莓派4B（建议4GB以上内存）
• MicroSD卡（建议32GB以上，Class 10）
• RPLIDAR C1激光雷达套装（含USB转接板和Type-C数据线）
• 5V/3A电源适配器（树莓派官方电源最佳）
• 读卡器（烧录系统用）
  
  

【第一步：烧录系统】

       我选择的是 Ubuntu Server 22.04 LTS（Jammy Jellyfish） 搭配 ROS2 Humble。这是目前最成熟、坑最少的组合。

       注意：树莓派4B是ARM架构，一定要选 arm64 版本。文件名类似 ubuntu-22.04.5-preinstalled-server-arm64+raspi.img.xz。

       推荐工具：Raspberry Pi Imager(https://shumeipai.nxez.com/download)，操作最简单：

       1.打开Raspberry Pi Imager
       2.选择树莓派设备型号→树莓派4B（Raspberry Pi 4B）
       3.选定操作系统 → 自定义选择本地下载好的系统——Ubuntu Server 22.04 LTS (RPi 4/400)
       4.点击系统配置：(我使用的是自定义选择本地下载好的系统，不能进入系统配置）
            1）勾选 "Enable SSH"（提前开启SSH，省去后续插显示器的麻烦）
            2）设置WiFi名称和密码（开机即联网）
            3）设置用户名和密码
       5.烧录完成后插卡、通电启动
【第二步：配网与系统初始化】

       烧录好系统并通电后，

       1.登陆系统：

默认用户名：ubuntu
默认密码：ubuntu
复制代码

       2.首先，需要确认系统是否识别了你的无线网卡。

     查看网络接口：在终端中输入以下命令，查看所有网络设备

ls /sys/class/net
复制代码

    正常情况下，输出中会有一个以 w 开头的名称（如 wlan0），这就是你的无线网卡。
       2.修改 netplan 配置文件

sudo nano /etc/netplan/50-cloud-init.yaml
复制代码

network:
    version: 2
    renderer: NetworkManager
    ethernets:
        eth0:
            dhcp4: true
            optional: true
    wifis:
        wlan0:
            dhcp4: true
            optional: true
            access-points:
                "你的WiFi名称":
                    password: "你的WiFi密码"

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       3.应用配置

sudo netplan apply
复制代码

       4.检查 IP 地址

ip a show wlan0
复制代码

5.更新系统：

sudo apt update && sudo apt upgrade -y
复制代码

【第三步：安装ROS2 Humble】

     ROS2 Humble是Ubuntu 22.04的官方搭配版本。

       1.设置编码

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
复制代码

      2.添加 ROS 2 软件源：

# 安装 curl（如果上一步没装）
sudo apt install curl -y

# 添加 ROS 2 GPG 密钥
sudo curl -sSL https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.key -o /usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg

# 将 ROS 2 源添加到 apt 源列表
echo "deb [arch=arm64 signed-by=/usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg] http://packages.ros.org/ros2/ubuntu jammy main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/ros2.list > /dev/null
复制代码

      3.安装 ROS 2 Humble：

# 再次更新 apt，使 ROS 2 源生效
sudo apt update

# 安装 ROS 2 Humble 桌面版（推荐，包含 RViz、演示例程等）
sudo apt install ros-humble-desktop -y
复制代码

      4.置环境变量：
     为了让每次打开终端都能自动使用 ROS 2 命令，将以下命令添加到 ~/.bashrc 文件末尾：

echo "source /opt/ros/humble/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc
复制代码

      5.验证安装：
     运行一个简单的测试来验证 ROS 2 是否安装成功：

# 在一个终端中运行
ros2 run demo_nodes_cpp talker

# 在另一个终端中运行（Ctrl+Alt+F2）
ros2 run demo_nodes_cpp listener
复制代码

【第四步：连接RPLIDAR C1硬件】
     将RPLIDAR C1的USB转接板插入树莓派的USB口。然后确认串口设备：

ls -l /dev/ttyUSB*
复制代码

     正常应看到类似 crw-rw---- 1 root dialout 188, 0 /dev/ttyUSB0 的输出。

     如果出现权限问题，将当前用户添加到 dialout 组：

sudo usermod -a -G dialout $USER
复制代码

【第五步：编译RPLIDAR C1驱动】
     这是最关键也最容易踩坑的一步。 Slamtec官方仓库默认分支是ROS1版本，在ROS2下必须切换到 ros2 分支。
       1.创建工作空间并克隆驱动

mkdir -p ~/ros2_ws/src
cd ~/ros2_ws/src
git clone -b ros2 https://github.com/Slamtec/rplidar_ros.git
复制代码

      2.安装colcon构建工具

sudo apt install python3-colcon-common-extensions -y
复制代码

      3.编译驱动（树莓派4B优化版）

     树莓派4B内存有限，直接编译容易卡死。 建议先增加Swap空间，再用单线程编译：

# 增加2GB Swap
sudo fallocate -l 2G /swapfile
sudo chmod 600 /swapfile
sudo mkswap /swapfile
sudo swapon /swapfile

# 进入工作空间编译（单线程，稳）
cd ~/ros2_ws
colcon build --packages-select rplidar_ros --symlink-install --parallel-workers 1
复制代码

      4.加载工作空间环境

source ~/ros2_ws/install/setup.bash
复制代码

    同样建议把这行加到 ~/.bashrc 中，避免每次新开终端都要手动source。
【第六步：测试雷达是否工作】
       1.启动雷达节点

ros2 run rplidar_ros rplidar_composition --ros-args -p serial_port:=/dev/ttyUSB0 -p serial_baudrate:=460800
复制代码

     关键参数：

serial_port：串口设备路径，根据实际情况调整
serial_baudrate：RPLIDAR C1的波特率是460800，这是C1特有的，和其他型号不同
复制代码

     如果一切正常，雷达会开始旋转，同时终端里会输出扫描数据。

     2. 验证数据流

     新开一个终端，加载环境后查看雷达发布的数据：

source ~/ros2_ws/install/setup.bash
ros2 topic echo /scan --once
复制代码

     如果看到一大串 ranges 数据，恭喜——雷达已经正常工作了！

【常见问题排查】

现象	可能原因	解决办法
colcon: command not found	未安装colcon	sudo apt install python3-colcon-common-extensions
编译卡住不动	内存不足	增加Swap + 单线程编译 --parallel-workers 1
/dev/ttyUSB* 不存在	驱动未加载或brltty冲突	lsusb 确认硬件识别，停用 brltty 服务
Permission denied	串口权限不足	sudo usermod -a -G dialout $USER 然后重启
operation timeout	供电不足或波特率错误	确认波特率460800，使用5V/3A电源
rviz2 无法启动	Ubuntu Server无图形界面	用 ros2 topic echo /scan 查看数据即可

【总结与下一步】

     至此，我们已经完成了：

     1.树莓派4B烧录Ubuntu Server 22.04 LTS
     2.SSH远程登录与系统初始化
     3.安装ROS2 Humble
     4.连接RPLIDAR C1激光雷达
     5.编译雷达驱动并验证数据流

     雷达数据能稳定输出后，小车项目就正式从“硬件调试”进入了“软件功能开发”阶段。

     接下来的路线图：

     1.底盘控制：接入电机驱动板（如L298N、TB6612），通过Arduino或STM32控制电机
     2.里程计：从编码器获取轮速数据，推算移动距离和角度
     3.SLAM建图：使用 slam_toolbox 结合雷达数据和里程计构建地图
     4.自主导航：使用Nav2实现自动避障和路径规划

     推荐参考：GitHub上的 mobo_bot 项目是一个完整开源的ROS2教育机器人方案，使用了和本文完全相同的硬件组合（树莓派4B + RPLIDAR C1 + ROS2 Humble + Nav2），非常适合作为后续开发的参考。

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     下一篇我们将进入底盘控制部分，敬请期待！