2025年7月3日 星期四

ROS2 +GZ+RVIZ2 完整的 Docker 範本

 這裡是一個 完整的 Docker 範本，

用於建立 ROS 2 Humble + Gazebo Classic 11 + RViz2 的開發環境（包含 GUI 支援），

適合你要開發機器人、模擬與視覺化。

✅ 環境設定總覽

組件版本
ROS 2Humble
GazeboClassic v11
RVizRViz2（跟 ROS 2 一起）
Ubuntu22.04
GUI 支援X11（含 xhost 配置）
編譯工具colcon, vcstool, rosdep, xacro, check_urdf, gazebo_ros

📁 建立資料夾結構

bash
mkdir -p ros2_gz_docker_ws
cd ros2_gz_docker_ws
touch Dockerfile docker-compose.yml .dockerignore

🐳 Dockerfile：建立 ROS2+Gazebo 環境

Dockerfile
FROM ros:humble

ENV DEBIAN_FRONTEND=noninteractive

# Install common dev tools + GUI + Gazebo Classic
RUN apt update && apt install -y \
    build-essential \
    python3-colcon-common-extensions \
    python3-vcstool \
    python3-rosdep \
    python3-pip \
    gazebo11 \
    ros-humble-gazebo-ros-pkgs \
    x11-apps \
    liburdfdom-tools \
    ros-humble-xacro \
    && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

# Initialize rosdep
RUN rosdep init || true
RUN rosdep update

# Create workspace
RUN mkdir -p /root/ros2_ws/src
WORKDIR /root/ros2_ws

# Source ROS 2
SHELL ["/bin/bash", "-c"]
RUN echo "source /opt/ros/humble/setup.bash" >> ~/.bashrc

# Default entrypoint
CMD ["bash"]

📦 docker-compose.yml（支援 X11 顯示 RViz/Gazebo）

yaml
version: '3.8'
services:
  ros2dev:
    build: .
    container_name: ros2_humble_gz
    environment:
      - DISPLAY=${DISPLAY}
      - QT_X11_NO_MITSHM=1
    volumes:
      - /tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix:rw
      - ./src:/root/ros2_ws/src:rw
    network_mode: host
    privileged: true
    stdin_open: true
    tty: true

🔒 .dockerignore

dockerignore
*.log
*.pyc
__pycache__/
build/
install/

🚀 啟動步驟

  1. 允許 GUI 分享：

    bash
    xhost +local:root

  2. 建立與啟動容器：

    bash
    docker compose up --build

  3. 進入容器內建套件：

    bash
    colcon build
source install/setup.bash
ros2 launch your_pkg your_launch_file.py

🧪 測試指令

在容器中執行：

bash
rviz2               # 測試 RViz GUI
gazebo              # 測試 Gazebo GUI
ros2 run demo_nodes_cpp talker
ros2 run demo_nodes_cpp listener

🛠️ 可選：加入你自己的 ROS2 專案

放入 src/，然後重新 colcon build 即可，例如：

bash
cd /root/ros2_ws
ros2 pkg create my_robot_pkg --build-type ament_python --dependencies rclpy
colcon build

🧼 離開時清除

bash
docker compose down
xhost -local:root

📁 補充：可安裝其他工具

  • ros-humble-joint-state-publisher-gui

  • ros-humble-rqt-*

  • ros-humble-robot-state-publisher

加進 apt install 區塊即可。

是否需要我也幫你做一個簡單的 roscar4wheel 測試用套件、含 Gazebo+RViz launch？可作為進一步測試。


下面把 「ROS 2 Humble + Gazebo Classic + RViz2」的 Docker 範本 再升級，讓容器可以直接吃到 主機的 GPU（OpenGL/Vulkan 加速）。以下以 NVIDIA GPU 為主要示範，AMD/Intel 在最後也附上簡化做法。

0 ️⃣ 先決條件（主機端）

事項指令 / 文件
NVIDIA 驅動（≥ 470.xx）已安裝在主機nvidia-smi
NVIDIA Container Toolkit 安裝好https://docs.nvidia.com/datacenter/cloud-native/container-toolkit/install-guide.html
Docker CLI ≥ 20.10docker --version
X11 正在跑本機（Wayland 需開 XWayland 或改用 XVFB/VNC）echo $DISPLAY
安裝 Container Toolkit 後，Docker 會有 nvidia runtime，可用 --gpus all 啟用。

1 ️⃣ .dockerignore（同前）

dockerignore
*.log
*.pyc
__pycache__/
build/
install/

2 ️⃣ Dockerfile（加入 GL/Vulkan 依賴）

Dockerfile
FROM ros:humble

ENV DEBIAN_FRONTEND=noninteractive
SHELL ["/bin/bash", "-c"]

# 1) 系統&編譯工具 + Gazebo + 常用 ROS 工具
RUN apt update && apt install -y \
    build-essential \
    python3-colcon-common-extensions \
    python3-vcstool \
    python3-rosdep \
    python3-pip \
    gazebo \
    ros-humble-gazebo-ros-pkgs \
    liburdfdom-tools \
    ros-humble-xacro \
    mesa-utils \
    && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

# 2) 初始化 rosdep
RUN rosdep init || true && rosdep update

# 3) 建立工作區
RUN mkdir -p /root/ros2_ws/src
WORKDIR /root/ros2_ws

# 4) 預載 ROS 環境
RUN echo "source /opt/ros/humble/setup.bash" >> ~/.bashrc

CMD ["bash"]

不用把 NVIDIA 驅動裝進映像檔——nvidia‑docker 會自動把主機驅動與 OpenGL/Vulkan .so 掛進容器。

3 ️⃣ docker-compose.yml（核心：--gpus all + X11 & CUDA env）

yaml
version: "3.8"

services:
  ros2dev:
    build: .
    container_name: ros2_humble_gz_gpu
    # ---------- GPU ----------
    deploy:
      resources:
        reservations:
          devices:
            - capabilities: [gpu]
    # 若不支援 compose 的 deploy，亦可在 CLI: `docker compose --profile=gpu up --build`
    runtime: nvidia
    environment:
      - NVIDIA_VISIBLE_DEVICES=all          # 或 "0,1" 指定 GPU
      - NVIDIA_DRIVER_CAPABILITIES=graphics,utility,video,compute
      - DISPLAY=${DISPLAY}
      - QT_X11_NO_MITSHM=1
    volumes:
      - /tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix:rw
      - ./src:/root/ros2_ws/src:rw
    network_mode: host
    privileged: true
    stdin_open: true
    tty: true

如果不用 docker‑compose

bash
docker build -t ros2_humble_gz_gpu .
xhost +local:root
docker run --gpus all -it \
  --env DISPLAY=$DISPLAY \
  --env QT_X11_NO_MITSHM=1 \
  -v /tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix \
  -v $(pwd)/src:/root/ros2_ws/src \
  --network host \
  --privileged \
  --name ros2_humble_gz_gpu \
  ros2_humble_gz_gpu

4 ️⃣ 啟動與測試

bash
# 啟動（compose）
xhost +local:root
docker compose up --build
# 或 CLI 版，見上段

# 容器內測試 GPU
glxinfo | grep "OpenGL renderer"   # 應顯示你的 NVIDIA GPU 名稱
glxgears                           # 看到齒輪跑起來即成功

# Gazebo & RViz2
gazebo                             # 應開啟 Gazebo GUI，FPS > 60 (依硬體)
rviz2                              # RViz2 正常顯示

5 ️⃣ 將工作區與 GUI 整合

  1. 把你的 ROS2 套件放到 宿主機 src/，會自動同步進容器 /root/ros2_ws/src

  2. 容器內執行：

    bash
    cd /root/ros2_ws
rosdep install --from-paths src -ir
colcon build --symlink-install
source install/setup.bash

  3. 啟動你的 launch：

    bash
    ros2 launch roscar4wheel bringup_gz.launch.py gui:=true

6 ️⃣ AMD / Intel GPU 小抄

  • Mesa OpenGL 基本上已包含在映像檔，主機要啟用 --device=/dev/dri：

    bash
    docker run -it \
  --device /dev/dri:/dev/dri \
  -e DISPLAY=$DISPLAY \
  -v /tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix \
  ros2_humble_gz_gpu

  • 若用 Wayland → 開 xhost +si:localuser:root + QT_QPA_PLATFORM=wayland／XWayland 。

常見問題速解

症狀解法
Gazebo 黑畫面 / RViz 閃退確定 glxinfo 已顯示 GPU；若無，多半是 xhost 或 NVIDIA runtime 未正確安裝
libGL 找不到升級驅動或重新安裝 NVIDIA Container Toolkit
FPS 很低檢查 Docker 沒跑在 --cap-add=SYS_PTRACE 之類 sandbox，必要時關 vblank

現在你有了 GPU 加速 的 ROS 2 + Gazebo Classic + RViz2 Docker 環境！
如要加入 ros_gz_bridge、Gazebo Sim Ignition 或 CUDA pytorch 等，只要在 Dockerfile 補裝對應套件並保持 --gpus all 即可。

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