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ROS机器人编程实践

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  • 日期: 2022-01-09
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机器人

本书通过将ROS社区的宝贵开发经验和现实案例相结合,为你在机器人开发过程中遇到的问题提供切实可行的指南。不论你是机器人俱乐部的学生,还是专业的机器人科学家和工程师,都可以在本书中找到你想要的内容。书中的每部分都提供了使用ROS工具实现各类机器人系统的完整解决方案,不仅包括实现各种单一机器人任务,也包括将不同模块结合完成组合任务。在本书中,只要你熟悉Python,就可以开始动手实践。

目录

前言  1

部分  基础知识

第1章  概述  9

简史  9

理念  10

安装  11

小结  12

第2章  预备知识  13

ROS图  13

roscore  15

catkin、工作区以及ROS程序包  16

rosrun  19

命名、命名空间以及重映射  24

roslaunch  25

tab键  26

tf:坐标系转换  27

小结  30

第3章  话题  31

将消息发布到话题上  32

订阅一个话题  36

锁存话题  38

定义自己的消息类型  39

让发布者和订阅者协同工作  46

小结  47

第4章  服务  48

定义服务  48

实现服务  51

使用服务  54

小结  56

第5章  动作  57

动作的定义  58

实现一个基本的动作服务器  59

动作的使用  62

实现一个更复杂的动作服务器  64

使用更复杂的动作  66

小结  69

第6章  机器人与仿真器  71

子系统  71

机器人系统举例  79

仿真器  83

小结  86

第7章  Wander-bot  88

创建包  88

读取传感器数据  91

感知环境并移动:Wander-bot  94

小结  96

第二部分  使用ROS驱动机器人行走

第8章  遥控机器人  99

开发模式  100

键盘驱动  100

运动生成器  102

参数服务器  107

速度斜坡曲线  109

开车  111

rviz  113

小结  120

第9章  创建环境地图  121

ROS中的地图  121

使用rosbag记录数据  124

创建地图  125

启动地图服务器以及查看地图  131

小结  133

第10章  在真实环境中的导航  135

在地图中定位机器人  135

使用ROS的导航软件包  139

在代码中进行导航  144

小结  145

第11章  下棋机器人  146

关节、连接以及传动链  147

成功的关键  150

安装和运行一台仿真R2  152

在命令行中移动R2  155

在棋盘上移动R2的机械臂  156

操作机械手  158

对棋盘建模  159

重演著名的棋局  163

小结  167

第三部分  感知和行为

第12章  循线机器人  171

采集图像  171

检测指示线  177

循线运动  182

小结  184

第13章  巡航  185

简单巡航  185

状态机  186

用smach构建状态机  188

用状态机实现巡航  195

小结  198

第14章  仓储机器人  199

仓库模拟环境  199

驶入隔间  210

拾取物体  214

小结  224

第四部分  添加自定义ROS组件

第15章  添加你自己的传感器和执行器  227

添加你自己的传感器  227

添加你自己的执行器  234

小结  240

第16章  添加你自己的移动机器人:部分  242

小龟机器人  242

ROS  消息接口  244

硬件驱动  247

使用  URDF对机器人建模247

在  Gazebo  中进行仿真  255

小结  261

第17章  添加你自己的移动机器人:第二部分  262

验证坐标变换信息  262

添加激光传感器  266

配置导航程序栈  270

使用  rviz  定位和控制导航中的机器人  275

小结  278

第18章  添加你自己的机械臂  279

猎豹机械臂  279

ROS  消息接口  281

硬件驱动  282

对机器人建模:使用  URDF  282

在  Gazebo  中进行仿真  287

验证坐标变换信息  294

配置  MoveIt  297

使用  rviz  控制机械臂  301

小结  303

第19章  添加软件库  305

让你的机器人开口说话:使用  pyttsx305

小结  312

第五部分  ROS使用小知识

第20章  ROS小工具  315

主机及其相关组件:roscore315

参数管理:rosparam  316

文件系统导航:roscd  317

节点启动:rosrun  318

多节点启动:roslaunch  318

多节点系统测试:rostest  321

系统监控:rosnode、rostopic、rosmsg、rosservice和rossrv  324

小结  327

第21章  机器人行为调试  329

日志消息:  /rosout和rqt_console  329

节点、话题和连接:rqt_graph和rosnode  336

传感器融合:  使用  rviz  343

绘制数据图表:使用  rqt_plot  344

数据记录和分析:  使用rosbag和rqt_bag  346

小结  350

第22章  ROS在线社区  351

社区的礼仪  351

ROS  维基  352

ROS  Answers:  一个  ROS  问答社区  353

bug  追踪与新特性请求  354

邮件列表与ROS兴趣小组  354

查找和分享代码  354

小结  355

第23章  用C  编写ROS程序  356

C  (或其他语言)的使用场景  356

使用catkin编译C  357

在Python和C  之间来回移植程序  359

小结  364

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