使用 Docker Ubuntu 20.04/ROS Noetic 專案

 對於您的 Ubuntu 20.04/ROS Noetic 專案，使用 Docker 是最佳的環境管理方式。

ROS 官方在 Docker Hub 上提供了多種映像檔（Image）。最常用的是包含完整桌面的版本，讓您可以在容器內使用 Rviz 等圖形化工具。

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官方 ROS Noetic Docker 映像檔選擇

映像檔 Tag	基礎環境	內容物	適用情境
osrf/ros:noetic-desktop-full	Ubuntu 20.04 (Focal)	包含所有套件（ROS Base, Perception, Simulators, Rviz, Gazebo）。	推薦用於開發、模擬和視覺化。
ros:noetic-ros-base-focal	Ubuntu 20.04 (Focal)	只有 ROS 核心套件（沒有 GUI 工具）。	適用於部署在自走車底盤或無頭（headless）伺服器上。

我們以 osrf/ros:noetic-desktop-full 為例，演示如何啟動並在容器內運行 ROS 節點。

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ROS Noetic Docker 啟動範例 (包含 GUI 支援)

由於您需要處理機械手臂和自走車的視覺化（例如 Rviz），您必須讓 Docker 容器能夠存取主機的圖形介面 (GUI)。

步驟 0: 啟用主機 X 伺服器存取 (僅 Linux 需要)

在主機 (Host) 終端機中執行此命令，允許 Docker 容器連接到您的顯示器：

Bash

xhost +local:docker

步驟 1: 運行 Docker 容器

在主機 (Host) 終端機中，使用以下指令啟動容器。這個指令包含了所有必要的參數來啟用互動模式和 GUI 顯示：

Bash

docker run -it --rm \
  --env="DISPLAY" \
  --env="QT_X11_NO_MITSHM=1" \
  --volume="/tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix:rw" \
  osrf/ros:noetic-desktop-full \
  /bin/bash

參數	說明
-it	互動模式 (Interactive & TTY)：允許您在容器內輸入指令並看到輸出。
--rm	自動移除 (Auto-Remove)：容器停止後會自動移除，不留下無用殘餘。
--env="DISPLAY"	環境變數：將主機的 DISPLAY 變數傳遞給容器，這是 Linux GUI 顯示的關鍵。
--volume="..."	掛載 X 伺服器：將主機的 X 伺服器通訊端掛載到容器內，讓 GUI 訊息可以傳輸。
osrf/ros:noetic-desktop-full	映像檔名稱：使用官方完整桌面版 ROS Noetic 映像檔。
/bin/bash	啟動指令：在容器內啟動一個 Bash shell，讓您可以操作。

步驟 2: 在容器內運行 ROS 範例

一旦容器啟動，您的終端機提示符會變成容器內的 Bash 提示符 (通常是 root@<container-id>:/#)。

A. 啟動 roscore (ROS 1 的核心)

在容器內的第一個終端機執行：

Bash

roscore

(記得 ROS 1 必須先啟動 roscore!)

B. 啟動視覺化節點 (turtlesim)

在主機上新開一個終端機，再次使用 docker exec 進入同一個容器：

1. 找出容器名稱/ID： 在主機終端機輸入 docker ps

   • 例如，容器 ID 是 a1b2c3d4e5f6。

2. 進入容器並運行節點：

   Bash

   # 使用容器 ID 或名稱
   docker exec -it <容器 ID 或名稱> /bin/bash
   
   # 在容器內的終端機中執行：
   rosrun turtlesim turtlesim_node
   

   • 驗證： 您應該會看到一個新的 turtlesim 視窗彈出在您的主機桌面。

C. 啟動控制節點

在主機上再新開一個終端機，再次進入同一個容器：

1. 進入容器：

   Bash

   docker exec -it <容器 ID 或名稱> /bin/bash
   
   # 在容器內的終端機中執行：
   rosrun turtlesim turtle_teleop_key
   

   • 驗證： 當您在此終端機按下鍵盤方向鍵時，turtlesim 視窗中的烏龜將會移動。

總結

通過這個範例，您已經成功地在一個獨立、乾淨的 Docker 容器中啟動了完整的 ROS Noetic 環境，並實現了圖形介面 (GUI) 的顯示，這對您進行機械手臂的 Rviz 視覺化和 MoveIt! 規劃至關重要。

您現在就可以在這個環境中安裝 MoveIt! 或其他您需要的套件，而不會影響您主機的作業系統。

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下一步： 您是否希望了解如何將您的本地 catkin_ws 工作空間或 URDF 檔案透過 Volume Mount 的方式掛載到這個容器內進行開發？