ROS Docker 镜像文档

镜像概述与主要用途

注意： 本仓库是 *** ros 镜像 的 amd64 架构构建版本。更多信息请参见镜像文档中的 "除 amd64 外的架构？" 和镜像 FAQ 中的 "镜像源在 Git 中已更改，该怎么办？"。

机器人操作系统（ROS）是一个开源项目，用于构建机器人应用程序。本 Docker 镜像是 ROS 镜像的 amd64 架构版本，基于 Ubuntu 镜像和 ROS *** Debian 软件包构建，提供了简化且一致的平台，用于开发、构建和部署分布式机器人应用。

核心功能与特性

多版本与变体支持

提供多种 ROS 发行版（如 humble、jazzy、kilted、rolling）及不同功能层级的镜像变体：

• ros-core：最小化 ROS 安装，包含核心组件
• ros-base：基础工具和库，包含 ros-core 及额外基础功能（部分发行版以此为默认标签）
• perception：包含感知相关功能包的扩展版本

构建优化

• 支持多阶段构建（Multi-Stage Build），分离依赖推导、编译和运行环境，减小最终镜像体积
• 集成缓存机制（如 apt 缓存、构建依赖缓存），加速镜像构建过程
• 支持通过 rosdep 自动解析依赖，简化第三方包集成

部署灵活性

• 兼容 Docker 网络，支持多容器分布式 ROS 应用部署
• 支持设备挂载（如相机、GPU）以实现硬件访问
• 可持久化日志目录（~/.ros/），便于调试和数据留存

支持的标签及对应 Dockerfile 链接

使用场景与适用范围

本镜像适用于需要快速构建、测试和部署机器人应用的场景，包括但不限于：

学术研究

• 机器人算法验证（如路径规划、SLAM）
• 多机器人系统协作研究
• 可重复的实验环境搭建

工业应用

• 自动化生产线机器人控制
• 物流仓储机器人系统部署
• 服务机器人应用开发

教育与开发

• ROS 入门学***环境
• 机器人应用原型快速迭代
• 开源项目二次开发与分发

使用方法与配置说明

快速参考信息

• 维护方：开源机器人基金会（OSRF）
• 获取帮助：Docker 社区 Slack、Server Fault、Unix & Linux 或 Stack Overflow
• 提交 issue：[***]
• 支持架构：amd64、arm64v8
• 镜像元数据：repo-info 仓库的 ros/ 目录

通过 apt 安装 ROS 包

创建 Dockerfile 安装预编译的 ROS 包（以 demo-nodes-cpp 和 demo-nodes-py 为例）：

dockerfile
FROM amd64/ros:rolling-ros-core as aptgetter

# 安装 ROS 包
RUN apt-get update && apt-get install -y \
      ros-${ROS_DISTRO}-demo-nodes-cpp \
      ros-${ROS_DISTRO}-demo-nodes-py && \
    rm -rf /var/lib/apt/lists/*

# 启动 ROS 包
CMD ["ros2", "launch", "demo_nodes_cpp", "talker_listener_launch.py"]

构建与运行：

console
$ docker build -t my/ros:aptgetter .
$ docker run -it --rm my/ros:aptgetter
[INFO] [launch]: process[talker-1]: started with pid [813]
[INFO] [launch]: process[listener-2]: started with pid [814]
[INFO] [talker]: Publishing: 'Hello World: 1'
[INFO] [listener]: I heard: [Hello World: 1]
...

说明：所有 ROS 镜像包含默认入口点（entrypoint），会在执行命令前自动加载 ROS 环境变量（如 ROS_DISTRO）。

从源码构建 ROS 包

使用多阶段构建从源码编译 ROS 包，优化镜像体积：

dockerfile
ARG FROM_IMAGE=amd64/ros:rolling
ARG OVERLAY_WS=/opt/ros/overlay_ws

# 阶段 1：依赖推导与缓存
FROM $FROM_IMAGE AS cacher
ARG OVERLAY_WS

# 更新 rosdep 并配置 apt 缓存
RUN rosdep update --rosdistro $ROS_DISTRO && \
    cat <<EOF > /etc/apt/apt.conf.d/docker-clean && apt-get update
APT::Install-Recommends "false";
APT::Install-Suggests "false";
EOF

# 克隆源码（以 ros2/demos 为例）
WORKDIR $OVERLAY_WS/src
RUN cat <<EOF | vcs import .
repositories:
  ros2/demos:
    type: git
    url: [***]
    version: ${ROS_DISTRO}
EOF

# 推导构建/运行依赖
RUN bash -e <<'EOF'
declare -A types=(
  [exec]="--dependency-types=exec"
  [build]="")
for type in "${!types[@]}"; do
  rosdep install -y \
    --from-paths \
      ros2/demos/demo_nodes_cpp \
      ros2/demos/demo_nodes_py \
    --ignore-src \
    --reinstall \
    --simulate \
    ${types[$type]} \
    | grep 'apt-get install' \
    | awk '{gsub(/'\''/,"",$4); print $4}' \
    | sort -u > /tmp/${type}_debs.txt
done
EOF

# 阶段 2：编译源码
FROM $FROM_IMAGE AS builder
ARG OVERLAY_WS

# 安装构建依赖
COPY --from=cacher /tmp/build_debs.txt /tmp/build_debs.txt
RUN --mount=type=cache,target=/etc/apt/apt.conf.d,from=cacher,source=/etc/apt/apt.conf.d \
    --mount=type=cache,target=/var/lib/apt/lists,from=cacher,source=/var/lib/apt/lists \
    --mount=type=cache,target=/var/cache/apt,sharing=locked \
    < /tmp/build_debs.txt xargs apt-get install -y

# 编译源码
WORKDIR $OVERLAY_WS
COPY --from=cacher $OVERLAY_WS/src ./src
RUN . /opt/ros/$ROS_DISTRO/setup.sh && \
    colcon build \
      --packages-select \
        demo_nodes_cpp \
        demo_nodes_py \
      --mixin release

# 阶段 3：运行环境
FROM $FROM_IMAGE-ros-core AS runner
ARG OVERLAY_WS

# 安装运行依赖
COPY --from=cacher /tmp/exec_debs.txt /tmp/exec_debs.txt
RUN --mount=type=cache,target=/etc/apt/apt.conf.d,from=cacher,source=/etc/apt/apt.conf.d \
    --mount=type=cache,target=/var/lib/apt/lists,from=cacher,source=/var/lib/apt/lists \
    --mount=type=cache,target=/var/cache/apt,sharing=locked \
    < /tmp/exec_debs.txt xargs apt-get install -y

# 配置环境
ENV OVERLAY_WS=$OVERLAY_WS
COPY --from=builder $OVERLAY_WS/install $OVERLAY_WS/install
RUN sed --in-place --expression \
      '$isource "$OVERLAY_WS/install/setup.bash"' \
      /ros_entrypoint.sh

# 启动命令
CMD ["ros2", "launch", "demo_nodes_cpp", "talker_listener_launch.py"]

构建结果对比（示例）：

console
$ docker image ls my/ros --format "table {{.Tag}}\t{{.Size}}"
TAG                SIZE
aptgetter          504MB  # apt 安装版
runner             510MB  # 源码编译版（多阶段优化后）
builder            941MB  # 编译阶段镜像（不用于部署）

部署建议

数据卷（Volumes）

持久化 ROS 日志目录（~/.ros/）：

console
$ docker run -v "/home/ubuntu/.ros/:/root/.ros/" amd64/ros

设备访问

通过 --device 参数挂载硬件设备（如相机、GPU）：

console
$ docker run --device=/dev/video0:/dev/video0 amd64/ros  # 挂载摄像头

网络配置

• Docker 网络：使用自定义网络连接多个 ROS 容器（推荐）
• Host 网络：使用 --net=host 共享主机网络栈（简化外部通信，但降低隔离性）

Docker Compose 部署示例

使用 docker compose 部署分布式 ROS 应用（发布者-订阅者模型）：

1. 创建目录 ~/ros_demos，放入上述 Dockerfile（aptgetter 版本）
2. 创建 compose.yaml：

yaml
services:
  talker:  # C++ 发布者节点
    build: ./
    command: ros2 run demo_nodes_cpp talker

  listener:  # Python 订阅者节点
    build: ./
    environment:
      - "PYTHONUNBUFFERED=1"  # 实时输出 Python 日志
    command: ros2 run demo_nodes_py listener

3. 启动与管理：

console
# 构建并后台启动
$ docker compose up -d

# 查看自动创建的网络
$ docker network inspect ros_demos_default

# 查看 listener 节点日志
$ docker compose logs listener

# 停止并清理
$ docker compose stop
$ docker compose rm
$ docker compose down  # 同时删除网络

更多资源

• ROS ***文档
• ROS 问答社区
• ROS 论坛
• ROS 包索引
• 开源机器人基金会（OSRF）

许可证

本镜像包含的软件许可证信息可通过以下途径获取：

• ROS 包索引
• repo-info 仓库的 ros/ 目录

使用本镜像时，用户需自行确保遵守其中所有软件的相关许可证。