ROS機(jī)器人編程零基礎(chǔ)入門與實(shí)踐

ROS機(jī)器人編程零基礎(chǔ)入門與實(shí)踐讀書筆記模板01思維導(dǎo)圖目錄分析讀書筆記內(nèi)容摘要作者介紹精彩摘錄目錄0305020406思維導(dǎo)圖編程實(shí)踐讀者機(jī)器人機(jī)器人書培訓(xùn)學(xué)校開發(fā)人員機(jī)器人節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)激光雷達(dá)結(jié)構(gòu)環(huán)境底盤計(jì)算機(jī)功能文件通信關(guān)鍵字分析思維導(dǎo)圖內(nèi)容摘要內(nèi)容摘要本書是針對(duì)ROS（機(jī)器人操作系統(tǒng)）初學(xué)者的入門教程，內(nèi)容聚焦于ROS的使用和開發(fā)。以Ubuntu操作系統(tǒng)安裝和使用為起點(diǎn)，依次介紹了ROS安裝、實(shí)體/仿真機(jī)器人搭建、機(jī)器視覺、SLAM建圖、導(dǎo)航、多機(jī)器人系統(tǒng)等知識(shí)，終引導(dǎo)讀者獨(dú)立完成機(jī)器人應(yīng)用開發(fā)的任務(wù)。本書中的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和代碼基于ROS的Noetic版本。本書為讀者提供了全部案例源代碼和學(xué)習(xí)資料，讀者可以直接掃描二維碼下載。本書適合ROS用戶及其編程開發(fā)人員使用，也可以作為高等學(xué)?；蚺嘤?xùn)學(xué)校相關(guān)專業(yè)的參考教材。目錄分析1.1Linux操作系統(tǒng)介紹1.2Ubuntu環(huán)境搭建1.3Ubuntu桌面使用1.4shell和常用命令第1章學(xué)習(xí)ROS必備的Linux知識(shí)1.5Ubuntu安裝和卸載軟件1.6vim編輯器使用1.7Linux文件系統(tǒng)1.8root用戶和權(quán)限管理1.9嵌入式單板計(jì)算機(jī)和Linux12345第1章學(xué)習(xí)ROS必備的Linux知識(shí)1.1Linux操作系統(tǒng)介紹1.1.1Linux的誕生1.1.2Linux、UNIX、系統(tǒng)、內(nèi)核和發(fā)行版1.2Ubuntu環(huán)境搭建1.2.1VMWare的安裝使用1.2.2安裝Ubuntu系統(tǒng)1.3Ubuntu桌面使用1.3.1Ubuntu的桌面布局1.3.2安裝VMwareTools工具1.4shell和常用命令1.4.1shell、終端和命令1.4.2常用shell命令1.5Ubuntu安裝和卸載軟件1.5.1使用國內(nèi)軟件源提升下載速度1.5.2通過apt管理軟件1.5.3通過應(yīng)用商店安裝卸載軟件1.7Linux文件系統(tǒng)1.7.1Linux文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.7.2目錄內(nèi)容存放規(guī)則1.8root用戶和權(quán)限管理1.8.1Linux中的權(quán)限概念1.8.2文件/目錄權(quán)限查看和修改1.8.3啟用root用戶2.1ROS是什么2.2如何安裝ROS2.3ROS通信結(jié)構(gòu)2.4ROS常用shell命令第2章認(rèn)識(shí)ROS2.5ROS常用圖形工具2.7ROS工作空間2.6ROS坐標(biāo)系和tf變換第2章認(rèn)識(shí)ROS2.1ROS是什么2.1.1ROS從何而來2.1.2為什么要使用ROS2.3ROS通信結(jié)構(gòu)2.3.1節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)2.3.2話題(Topic)2.3.3服務(wù)(Service)2.3.4動(dòng)作(Action)2.3.5參數(shù)服務(wù)器2.5ROS常用圖形工具2.5.1rqt工具箱2.5.2rviz2.6ROS坐標(biāo)系和tf變換2.6.1ROS中的坐標(biāo)定義2.6.2ROS中的tf變換2.7ROS工作空間2.7.1ROS工作空間是什么2.7.2創(chuàng)建并使用一個(gè)工作空間3.1ROS開發(fā)環(huán)境搭建3.2新建一個(gè)ROS功能包3.3編寫一對(duì)發(fā)布訂閱節(jié)點(diǎn)(C++)3.4編寫一對(duì)發(fā)布訂閱節(jié)點(diǎn)(Python)第3章ROS編程基礎(chǔ)3.5編寫launch文件用于啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)3.6創(chuàng)建新消息類型并編寫節(jié)點(diǎn)發(fā)布消息3.7創(chuàng)建一個(gè)服務(wù)類型并編寫服務(wù)端/客戶端節(jié)點(diǎn)3.8tf變換編程入門第3章ROS編程基礎(chǔ)3.1ROS開發(fā)環(huán)境搭建3.1.1Ubuntu下安裝VSCode3.1.2VSCode常用插件安裝3.3編寫一對(duì)發(fā)布訂閱節(jié)點(diǎn)(C++)3.3.1編寫發(fā)布節(jié)點(diǎn)(C++)3.3.2編寫訂閱節(jié)點(diǎn)(C++)3.4編寫一對(duì)發(fā)布訂閱節(jié)點(diǎn)(Python)3.4.1編寫發(fā)布節(jié)點(diǎn)(Python)3.4.2編寫訂閱節(jié)點(diǎn)(Python)3.5編寫launch文件用于啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)3.5.1通過launch文件啟動(dòng)C++編譯的節(jié)點(diǎn)3.5.2通過launch文件啟動(dòng)Python節(jié)點(diǎn)3.5.3在launch文件中調(diào)用launch文件3.6創(chuàng)建新消息類型并編寫節(jié)點(diǎn)發(fā)布消息3.6.1編寫自定義消息3.6.2驗(yàn)證消息正常產(chǎn)生3.6.3編寫節(jié)點(diǎn)發(fā)布自定義消息類型(C++)3.6.4編寫節(jié)點(diǎn)訂閱自定義消息類型(Python)3.7創(chuàng)建一個(gè)服務(wù)類型并編寫服務(wù)端/客戶端節(jié)點(diǎn)3.7.1定義并編寫一個(gè)自定義服務(wù)3.7.2通過rossrv驗(yàn)證服務(wù)產(chǎn)生3.7.3編寫自定義服務(wù)的服務(wù)端(C++)3.7.4編寫自定義服務(wù)的服務(wù)端(Python)3.7.5編寫自定義服務(wù)的客戶端(C++)3.7.6編寫自定義服務(wù)的客戶端(Python)3.8tf變換編程入門3.8.1通過static_transform_publisher發(fā)布靜態(tài)坐標(biāo)變換3.8.2編寫節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)tf變換(Python)3.8.3編寫節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)tf變換(C++)4.1機(jī)器人系統(tǒng)的典型構(gòu)成4.2幾種常見的機(jī)器人底盤運(yùn)動(dòng)學(xué)模型4.3驅(qū)動(dòng)和電池系統(tǒng)4.4控制系統(tǒng)—底盤控制器4.5控制系統(tǒng)—車載計(jì)算機(jī)4.6機(jī)器人上常用的傳感器010302040506第4章ROS機(jī)器人平臺(tái)搭建4.7遠(yuǎn)程連接車載計(jì)算機(jī)4.8底盤啟動(dòng)和控制4.9機(jī)器人底盤ROS節(jié)點(diǎn)源碼解析4.10ROS分布式通信配置第4章ROS機(jī)器人平臺(tái)搭建4.2幾種常見的機(jī)器人底盤運(yùn)動(dòng)學(xué)模型4.2.1差速轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)4.2.2阿克曼轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)4.2.3全向運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)4.3驅(qū)動(dòng)和電池系統(tǒng)4.3.1驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)——電動(dòng)機(jī)4.3.2電池系統(tǒng)4.5控制系統(tǒng)—車載計(jì)算機(jī)4.5.1車載計(jì)算機(jī)需要實(shí)現(xiàn)的功能4.5.2車載計(jì)算機(jī)的選擇4.5.3將車載計(jì)算機(jī)和底盤控制器連接起來4.6機(jī)器人上常用的傳感器4.6.1獲取機(jī)器人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)——編碼器和IMU4.6.2讓機(jī)器人看見世界——攝像頭4.6.3讓機(jī)器人感知世界的“深淺”——立體相機(jī)4.6.4讓機(jī)器人具備全向感知能力——激光雷達(dá)4.7遠(yuǎn)程連接車載計(jì)算機(jī)4.7.1路由模式和WiFi模式4.7.2SSH遠(yuǎn)程登錄4.7.3使用遠(yuǎn)程桌面連接機(jī)器人4.8底盤啟動(dòng)和控制4.8.1啟動(dòng)底盤驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)4.8.2控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)4.8.3向launch文件中傳入變量4.9機(jī)器人底盤ROS節(jié)點(diǎn)源碼解析4.9.1base_control功能包文件結(jié)構(gòu)4.9.2base_control.launch文件解讀4.9.3base_control.py源碼解讀4.9.4bash腳本與udev規(guī)則4.10ROS分布式通信配置4.10.1分布式通信配置條件檢查4.10.2分布式通信配置和測(cè)試驗(yàn)證5.1為什么要有機(jī)器人仿真環(huán)境5.2在Stage仿真器中創(chuàng)建機(jī)器人5.3在Gazebo仿真器中創(chuàng)建機(jī)器人5.4機(jī)器人模型和URDF文件第5章機(jī)器人仿真環(huán)境搭建5.1為什么要有機(jī)器人仿真環(huán)境5.1.1機(jī)器人仿真主要解決的問題5.1.2仿真環(huán)境中的機(jī)器人和真實(shí)機(jī)器人的5.2在Stage仿真器中創(chuàng)建機(jī)器人5.2.1Stage仿真器簡(jiǎn)介5.2.2創(chuàng)建Stage仿真器地圖和機(jī)器人模型5.2.3控制Stage仿真器中的機(jī)器人5.3在Gazebo仿真器中創(chuàng)建機(jī)器人5.3.1Gazebo仿真器簡(jiǎn)介5.3.2Gazebo仿真器中的環(huán)境模型5.4機(jī)器人模型和URDF文件5.4.1URDF文件5.4.2xacro文件和Gazebo插件5.4.3通過Solidworks創(chuàng)建機(jī)器人模型6.1攝像頭的驅(qū)動(dòng)和圖像話題訂閱6.3實(shí)例—基于OpenCV的機(jī)器人巡線6.2連接ROS和OpenCV第6章ROS中的OpenCV和機(jī)器視覺6.1攝像頭的驅(qū)動(dòng)和圖像話題訂閱6.1.1啟動(dòng)攝像頭6.1.2訂閱攝像頭圖像并顯示6.1.3攝像頭參數(shù)標(biāo)定6.2連接ROS和OpenCV6.2.1ROS圖像話題和OpenCV圖像格式差異6.2.2運(yùn)行OpenCV官方ROS例程6.2.3opencv_apps的二進(jìn)制包和源碼包6.3實(shí)例—基于OpenCV的機(jī)器人巡線6.3.1機(jī)器人巡線環(huán)境搭建和應(yīng)用啟動(dòng)6.3.2機(jī)器人巡線代碼分析6.3.3調(diào)整機(jī)器人的巡線顏色7.1啟動(dòng)激光雷達(dá)和數(shù)據(jù)查看7.2機(jī)器人運(yùn)行激光SLAM7.3機(jī)器人運(yùn)行激光雷達(dá)導(dǎo)航和避障7.4機(jī)器人導(dǎo)航的應(yīng)用第7章激光雷達(dá)SLAM建圖和自主導(dǎo)航7.1啟動(dòng)激光雷達(dá)和數(shù)據(jù)查看7.1.1啟動(dòng)機(jī)器人上的激光雷達(dá)7.1.2rviz中查看激光雷達(dá)數(shù)據(jù)7.1.3激光雷達(dá)使用注意事項(xiàng)7.2機(jī)器人運(yùn)行激光SLAM7.2.1啟動(dòng)機(jī)器人激光SLAM應(yīng)用7.2.2控制機(jī)器人進(jìn)行建圖7.2.3切換其他SLAM算法7.3機(jī)器人運(yùn)行激光雷達(dá)導(dǎo)航和避障7.3.1啟動(dòng)激光雷達(dá)導(dǎo)航應(yīng)用7.3.2環(huán)境中新增障礙物條件下的導(dǎo)航7.3.3路徑規(guī)劃算法的切換7.4機(jī)器人導(dǎo)航的應(yīng)用7.4.1工廠AGV—多目標(biāo)點(diǎn)導(dǎo)航7.4.2巡邏機(jī)器人—多點(diǎn)全自動(dòng)巡航7.4.3無地圖條件下導(dǎo)航8.2ROS多機(jī)器人系統(tǒng)搭建8.1ROS多機(jī)器人系統(tǒng)概述第8章ROS多機(jī)器人系統(tǒng)8.4多機(jī)器人導(dǎo)航8.3多機(jī)器人系統(tǒng)的控制第8章ROS多機(jī)器人系統(tǒng)8.1ROS多機(jī)器人系統(tǒng)概述8.1.1多機(jī)器人系統(tǒng)概述8.1.2ROS和多機(jī)器人系統(tǒng)8.2ROS多機(jī)器人系統(tǒng)搭建8.2.1ROS多機(jī)器人系統(tǒng)通信和時(shí)間配置8.2.2實(shí)體機(jī)器人多機(jī)器人系統(tǒng)測(cè)試8.2.3Gazebo仿真環(huán)境中的多機(jī)器人8.3多機(jī)器人系統(tǒng)的控制8.3.1獨(dú)立控制系統(tǒng)內(nèi)的任一機(jī)器人8.3.2同步控制系統(tǒng)內(nèi)的所有機(jī)器人8.4多機(jī)器人導(dǎo)航8.4.1多機(jī)器人導(dǎo)航問題分析8.4.2運(yùn)行多機(jī)器人導(dǎo)航9.1機(jī)器人控制例程開發(fā)9.3將編寫的代碼傳輸?shù)綑C(jī)器人上9.2激光雷達(dá)跟隨功能開發(fā)第9章自己編寫程序控制機(jī)器人9.1機(jī)器人控制例程開發(fā)9.1.1控制機(jī)器人做圓周運(yùn)動(dòng)9.1.2實(shí)現(xiàn)機(jī)器人前進(jìn)1m-后退1m循環(huán)動(dòng)作9.1.3在