在ROS Melodic环境中配置Python 3.6并运行Gazebo脚本的详细教程

John Doe Lv1
  2025-07-27 12:24:47 2025-07-27 12:24:47 Created   2025-07-27 12:24:47 2025-07-27 12:24:47 Updated  

在ROS Melodic环境中配置Python 3.6并运行Gazebo脚本的详细教程

一、问题背景与初始错误分析

1.1 错误现象

当尝试在Python 2.7环境下运行包含f-string语法的Gazebo脚本时，系统会抛出以下错误：

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SyntaxError: invalid syntax
  File "/home/bobac3/gazebo/gazebo_test_ws/src/gazebo_pkg/script/random_model_for_room.py", line 43
    {"name_prefix": "fruit_board_", "path": f"/home/bobac3/.gazebo/models/{random.choice(fruit_board_folders)}/model.sdf"},
                                                                                                                        ^

1.2 错误原因

  • f-string语法是Python 3.6及以上版本的特性
  • ROS Melodic默认使用Python 2.7环境
  • 需要在不修改原代码的前提下，将运行环境切换至Python 3.6

二、环境准备：安装与切换Python 3.6

2.1 检查系统已安装的Python版本

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# 列出系统中所有Python相关可执行文件
ls /usr/bin/python*

# 示例输出（可能包含以下内容）：
# /usr/bin/python  /usr/bin/python2  /usr/bin/python2.7  /usr/bin/python3  /usr/bin/python3.6  /usr/bin/python3.6m

# 定位Python 3.6的安装路径
which python3.6

# 示例输出：
# /usr/bin/python3.6

2.2 安装Python 3.6（若未安装）

2.2.1 Ubuntu/Debian系统安装方法

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# 添加第三方PPA源（包含Python 3.6包）
sudo add-apt-repository ppa:deadsnakes/ppa

# 更新软件包索引
sudo apt update

# 安装Python 3.6及虚拟环境工具
sudo apt install python3.6 python3.6-venv

# 验证安装结果
python3.6 --version
# 应输出：Python 3.6.x

2.2.2 CentOS/RHEL系统安装方法

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# 安装CentOS软件集合（Software Collections）
sudo yum install centos-release-scl

# 安装Python 3.6软件集合
sudo yum install rh-python36

# 临时激活Python 3.6环境（当前终端有效）
scl enable rh-python36 bash

# 验证环境
python --version
# 应输出：Python 3.6.x

2.3 创建并管理Python 3.6虚拟环境

2.3.1 创建独立虚拟环境

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# 在gazebo目录下创建虚拟环境（避免与系统环境冲突）
python3.6 -m venv ~/gazebo/venv_py36

# 虚拟环境目录结构说明：
# venv_py36/
# ├── bin/              # 包含python解释器和pip工具
# ├── include/          # Python头文件
# ├── lib/              # 安装的Python包
# └── pyvenv.cfg        # 环境配置文件

2.3.2 激活虚拟环境

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# 激活虚拟环境（每次新终端需重新执行）
source ~/gazebo/venv_py36/bin/activate

# 激活后终端前缀会显示虚拟环境名称
# 示例：(venv_py36) bobac3@reinovo:~$ 

# 退出虚拟环境
deactivate

2.3.3 验证Python版本

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# 检查当前环境Python版本
python --version
# 应输出Python 3.6.x

# 检查pip版本（确保兼容Python 3.6）
pip --version
# 示例输出：pip 20.0.2 from ... (python 3.6)

三、配置ROS Melodic与Python 3.6兼容

3.1 安装ROS Python 3依赖包

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# 安装ROS Python 3兼容性模块
sudo apt install python3-catkin-pkg-modules python3-rospkg-modules python3-empy

# 包功能说明：
# python3-catkin-pkg-modules - Catkin构建系统的Python 3接口
# python3-rospkg-modules     - ROS包管理系统的Python 3接口
# python3-empy              - ROS模板引擎（兼容Python 3）

3.2 重新编译catkin工作空间

3.2.1 清除旧编译文件

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# 进入工作空间
cd ~/gazebo/gazebo_test_ws

# 清除旧编译产物（可选，但推荐执行）
catkin clean

# 执行后会删除build/和devel/目录

3.2.2 配置Python 3.6路径

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# 使用catkin config命令指定Python 3.6
catkin config --cmake-args \
  -DPYTHON_EXECUTABLE=~/gazebo/venv_py36/bin/python \
  -DPYTHON_INCLUDE_DIR=/usr/include/python3.6m \
  -DPYTHON_LIBRARY=/usr/lib/x86_64-linux-gnu/libpython3.6m.so

# 参数说明：
# -DPYTHON_EXECUTABLE: 指定Python解释器路径
# -DPYTHON_INCLUDE_DIR: 指定Python头文件目录
# -DPYTHON_LIBRARY: 指定Python库文件路径（根据系统架构可能需要调整）

3.2.3 重新编译工作空间

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# 使用catkin build（推荐）或catkin_make编译
catkin build

# 编译过程说明：
# 1. CMake生成构建文件
# 2. 编译C++代码（如有）
# 3. 生成Python模块和消息定义
# 4. 创建devel空间链接

3.3 激活工作空间与Python环境

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# 先激活ROS工作空间
source ~/gazebo/gazebo_test_ws/devel/setup.bash

# 再激活Python 3.6虚拟环境
source ~/gazebo/venv_py36/bin/activate

# 验证ROS Python版本
echo $ROS_PYTHON_VERSION
# 若未设置，可手动设置：export ROS_PYTHON_VERSION=3

四、安装脚本依赖包

4.1 安装基础依赖

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# 在虚拟环境中安装必要的Python包
pip install pyyaml rospkg catkin_pkg empy wheel

# 包功能说明：
# pyyaml       - YAML解析器（ROS消息序列化依赖）
# rospkg       - ROS包管理库
# catkin_pkg   - Catkin构建系统库
# empy         - 模板引擎（ROS生成消息时使用）
# wheel        - Python二进制包格式，加速安装

4.2 解决empy安装问题（常见错误处理）

4.2.1 错误现象

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Building wheels for collected packages: empy
  Running setup.py bdist_wheel for empy ... error
  error: invalid command 'bdist_wheel'

4.2.2 解决方案

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# 更新setuptools和pip到最新版本
pip install --upgrade setuptools pip

# 卸载旧版本empy
pip uninstall -y empy

# 重新安装empy（使用wheel格式）
pip install empy

# 验证安装
python -c "import em; print(em.__version__)"
# 应输出empy版本号（如4.2）

五、运行脚本与解决文件路径问题

5.1 运行脚本与错误定位

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# 执行Gazebo模型生成脚本
python ~/gazebo/gazebo_test_ws/src/gazebo_pkg/script/random_model_for_room.py

# 可能遇到的错误：
Traceback (most recent call last):
  File ".../random_model_for_room.py", line 51, in <module>
    for config in model_configs
  File ".../random_model_for_room.py", line 14, in load_model
    with open(model_path, 'r') as model_file:
FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/home/bobac3/.gazebo/models/fruit2_board/model.sdf'

5.2 解决模型文件缺失问题

5.2.1 检查模型文件存在性

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# 方法1：直接检查文件路径
ls -la ~/.gazebo/models/fruit2_board/model.sdf

# 方法2：列出所有水果板模型
ls ~/.gazebo/models | grep "fruit.*board"

# 示例输出（假设存在fruit1_board和fruit3_board）：
# fruit1_board  fruit3_board

5.2.2 修改代码添加路径验证

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# 在脚本中导入os模块
import os

# 修改load_model函数，添加路径检查
def load_model(model_path):
    # 验证路径有效性
    if not os.path.exists(model_path):
        rospy.logerr(f"错误：模型文件不存在 - {model_path}")
        return None
  
    try:
        with open(model_path, 'r') as model_file:
            return model_file.read()
    except Exception as e:
        rospy.logerr(f"加载模型失败：{str(e)}")
        return None

5.2.3 更新模型配置列表

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# 修改model_configs列表，使用存在的模型路径
model_configs = [
    {
        "name_prefix": "fruit_board_",
        # 从存在的模型文件夹中随机选择
        "path": f"/home/bobac3/.gazebo/models/{random.choice(['fruit1_board', 'fruit3_board'])}/model.sdf"
    },
    # 其他模型配置...
]

5.2.4 设置Gazebo模型路径（可选）

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# 临时设置Gazebo模型搜索路径
export GAZEBO_MODEL_PATH=$GAZEBO_MODEL_PATH:~/custom_models

# 或在代码中动态设置
import os
os.environ["GAZEBO_MODEL_PATH"] = "~/custom_models:" + os.environ.get("GAZEBO_MODEL_PATH", "")

六、优化工作流程与便捷操作

6.1 创建环境激活脚本

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# 创建脚本文件
nano ~/gazebo/activate_ros_py36.sh

# 写入以下内容
#!/bin/bash
# 激活Python 3.6虚拟环境
source ~/gazebo/venv_py36/bin/activate

# 激活ROS工作空间
source ~/gazebo/gazebo_test_ws/devel/setup.bash

# 设置ROS Python版本
export ROS_PYTHON_VERSION=3

# 打印提示信息
echo "====================================="
echo "  Python 3.6环境与ROS Melodic已激活"
echo "  当前Python版本: $(python --version)"
echo "  ROS工作空间: ~/gazebo/gazebo_test_ws"
echo "====================================="

# 保存并退出（Ctrl+X，Y，Enter）

# 添加执行权限
chmod +x ~/gazebo/activate_ros_py36.sh

# 执行脚本激活环境
./activate_ros_py36.sh

6.2 使用roslaunch运行脚本

6.2.1 创建launch文件

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# 创建launch目录（若不存在）
mkdir -p ~/gazebo/gazebo_test_ws/src/gazebo_pkg/launch

# 创建random_model.launch文件
nano ~/gazebo/gazebo_test_ws/src/gazebo_pkg/launch/random_model.launch

6.2.2 编写launch文件内容

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<launch>
  <!-- 运行Gazebo模型生成脚本 -->
  <node 
    name="random_model_generator"
    pkg="gazebo_pkg"
    type="random_model_for_room.py"
    output="screen"
  
    <!-- 可选：设置环境变量 -->
    env="ROS_PYTHON_VERSION=3"
  />
</launch>

6.2.3 编译并运行launch文件

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# 重新编译工作空间（确保launch文件被识别）
cd ~/gazebo/gazebo_test_ws
catkin build

# 激活环境并运行launch
source ~/gazebo/activate_ros_py36.sh
roslaunch gazebo_pkg random_model.launch

七、常见问题与高级解决方案

7.1 ModuleNotFoundError: No module named ‘yaml’

问题原因

  • Python 3.6虚拟环境中未安装pyyaml包

解决方案

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# 在虚拟环境中安装pyyaml
pip install pyyaml

# 验证安装
python -c "import yaml; print(yaml.__version__)"

7.2 ROS消息生成错误（Python 3兼容问题）

问题现象

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error: invalid command 'bdist_wheel'
或
ImportError: cannot import name 'message' from 'genpy'

解决方案

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# 安装ROS Python 3扩展包
pip install -U rospkg catkin_pkg empy

# 重新配置catkin工作空间
catkin config --cmake-args \
  -DPYTHON_EXECUTABLE=~/gazebo/venv_py36/bin/python \
  -DPYTHON_INCLUDE_DIR=/usr/include/python3.6m \
  -DPYTHON_LIBRARY=/usr/lib/x86_64-linux-gnu/libpython3.6m.so
  
catkin build

7.3 模型路径动态检测优化

优化脚本（自动扫描可用模型）

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import os
import random

def get_available_models(base_path):
    """扫描目录获取所有可用模型文件夹"""
    if not os.path.exists(base_path):
        return []
  
    # 过滤出包含model.sdf的文件夹
    available_models = []
    for folder in os.listdir(base_path):
        folder_path = os.path.join(base_path, folder)
        if os.path.isdir(folder_path) and os.path.exists(os.path.join(folder_path, "model.sdf")):
            available_models.append(folder)
  
    return available_models

# 使用示例
base_model_path = "/home/bobac3/.gazebo/models"
fruit_board_folders = get_available_models(base_model_path)

if not fruit_board_folders:
    rospy.logfatal("未找到任何Gazebo模型！请检查模型路径。")
    sys.exit(1)

# 后续使用random.choice(fruit_board_folders)选择模型

八、环境验证与最佳实践

8.1 完整环境验证流程

  1. 激活环境：./activate_ros_py36.sh
  2. 验证Python版本：python --version → Python 3.6.x
  3. 验证ROS包：rospack list | grep gazebo_pkg
  4. 运行脚本：roslaunch gazebo_pkg random_model.launch
  5. 检查Gazebo界面是否加载模型

8.2 最佳实践建议

  • 隔离环境：始终使用虚拟环境避免系统依赖冲突
  • 版本控制：将环境配置（如requirements.txt）加入版本控制
  • 日志记录：在脚本中添加详细日志以便调试
  • 定期更新：保持pip、setuptools等工具为最新版本
  • 备份模型：重要模型建议备份到版本控制或独立目录

通过以上步骤，您可以在ROS Melodic环境中成功配置Python 3.6并运行Gazebo脚本，同时解决依赖管理和文件路径问题，建立稳定的开发工作流。

  • Title: 在ROS Melodic环境中配置Python 3.6并运行Gazebo脚本的详细教程
  • Author: John Doe
  • Created at : 2025-07-27 12:24:47
  • Updated at : 2025-07-27 12:24:47
  • Link: https://redefine.ohevan.com/2025/07/27/在ROS-Melodic环境中配置Python-3-6并运行Gazebo脚本的详细教程/
  • License: This work is licensed under CC BY-NC-SA 4.0.
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在ROS Melodic环境中配置Python 3.6并运行Gazebo脚本的详细教程
  1. 在ROS Melodic环境中配置Python 3.6并运行Gazebo脚本的详细教程
  2. 一、问题背景与初始错误分析
    1. 1.1 错误现象
    2. 1.2 错误原因
  3. 二、环境准备：安装与切换Python 3.6
    1. 2.1 检查系统已安装的Python版本
    2. 2.2 安装Python 3.6（若未安装）
    3. 2.3 创建并管理Python 3.6虚拟环境
  4. 三、配置ROS Melodic与Python 3.6兼容
    1. 3.1 安装ROS Python 3依赖包
    2. 3.2 重新编译catkin工作空间
    3. 3.3 激活工作空间与Python环境
  5. 四、安装脚本依赖包
    1. 4.1 安装基础依赖
    2. 4.2 解决empy安装问题（常见错误处理）
  6. 五、运行脚本与解决文件路径问题
    1. 5.1 运行脚本与错误定位
    2. 5.2 解决模型文件缺失问题
  7. 六、优化工作流程与便捷操作
    1. 6.1 创建环境激活脚本
    2. 6.2 使用roslaunch运行脚本
  8. 七、常见问题与高级解决方案
    1. 7.1 ModuleNotFoundError: No module named ‘yaml’
    2. 7.2 ROS消息生成错误（Python 3兼容问题）
    3. 7.3 模型路径动态检测优化
  9. 八、环境验证与最佳实践
    1. 8.1 完整环境验证流程
    2. 8.2 最佳实践建议