ROS機器人編程實戰(zhàn)

第 1章 ROS入門 1
1．1 簡介 1
1．2 在桌面系統(tǒng)中安裝ROS 2
1．2．1 ROS 發(fā)行版 2
1．2．2 支持的操作系統(tǒng) 3
1．2．3 如何完成 4
1．3 在虛擬機中安裝ROS 8
1．4 在Linux容器中運行ROS 10
1．4．1 準備工作 10
1．4．2 如何完成 10
1．4．3 參考資料 13
1．5 在基于ARM的開發(fā)板上安裝ROS 13
1．5．1 準備工作 13
1．5．2 如何完成 15
1．5．3 設置系統(tǒng)位置 16
1．5．4 設置sources．list（源列表） 17
1．5．5 設置秘鑰 17
1．6 安裝ROS包 17
1．6．1 添加單個軟件包 17
1．6．2 初始化rosdep 18
1．6．3 環(huán)境配置 18
1．6．4 獲取rosinstall 18
第 2章 ROS的體系結構與概念Ⅰ 20
2．1 簡介 20
2．2 對ROS文件系統(tǒng)的深入解析 21
2．2．1 準備工作 21
2．2．2 如何完成 22
2．2．3 擴展學習 25
2．3 ROS計算圖分析 30
2．3．1 準備工作 30
2．3．2 如何完成 32
2．4 加入ROS社區(qū) 37
2．5 學習ROS的使用 38
2．5．1 準備工作 38
2．5．2 如何完成 38
2．5．3 工作原理 47
2．6 理解ROS啟動（launch）文件 59
第3章 ROS的體系結構與概念Ⅱ 61
3．1 簡介 61
3．2 掌握參數服務器和動態(tài)參數 62
3．2．1 準備工作 62
3．2．2 如何完成 62
3．3 掌握ROS actionlib 68
3．3．1 準備工作 68
3．3．2 如何完成 69
3．4 掌握ROS pluginlib 78
3．4．1 準備工作 78
3．4．2 如何完成 78
3．5 掌握ROS nodelet 83
3．5．1 準備工作 83
3．5．2 如何完成 83
3．5．3 擴展學習 86
3．6 掌握Gazebo框架與插件 88
3．6．1 準備工作 88
3．6．2 如何完成 89
3．7 掌握ROS的TF（坐標變換） 91
3．7．1 準備工作 92
3．7．2 如何完成 95
3．8 掌握ROS 可視化工具（RViz）及其插件 99
3．8．1 準備工作 99
3．8．2 如何完成 101
第4章 ROS可視化與調試工具 104
4．1 簡介 104
4．2 對ROS節(jié)點的調試和分析 105
4．2．1 準備工作 105
4．2．2 如何完成 105
4．3 ROS消息的記錄與可視化 108
4．3．1 準備工作 108
4．3．2 如何完成 110
4．3．3 更多內容 112
4．4 ROS系統(tǒng)的檢測與診斷 114
4．4．1 準備工作 114
4．4．2 如何完成 114
4．5 標量數據的可視化和繪圖 118
4．5．1 準備工作 118
4．5．2 如何完成 119
4．5．3 更多內容 120
4．6 非標量數據的可視化—— 2D/3D圖像 121
4．6．1 準備工作 122
4．6．2 如何完成 122
4．7 ROS話題的錄制與回放 126
4．7．1 準備工作 126
4．7．2 如何完成 126
4．7．3 更多內容 129
第5章 在ROS中使用傳感器和執(zhí)行器 131
5．1 簡介 131
5．2 理解Arduino-ROS接口 132
5．2．1 準備工作 132
5．2．2 如何完成 133
5．2．3 工作原理 134
5．3 使用9 DoF（自由度，Degree of Freedom）慣性測量模塊 137
5．3．1 準備工作 138
5．3．2 如何完成 138
5．3．3 工作原理 139
5．4 使用GPS系統(tǒng)——Ublox 141
5．4．1 準備工作 142
5．4．2 如何完成 142
5．4．3 工作原理 143
5．5 使用伺服電動機——Dynamixel 144
5．5．1 如何完成 144
5．5．2 工作原理 144
5．6 用激光測距儀——Hokuyo 146
5．6．1 準備工作 146
5．6．2 如何完成 146
5．6．3 工作原理 146
5．7 使用Kinect傳感器查看3D環(huán)境中的對象 148
5．7．1 準備工作 149
5．7．2 如何完成 149
5．7．3 工作原理 149
5．8 用游戲桿或游戲手柄 151
5．8．1 如何完成 151
5．8．2 工作原理 151
第6章 ROS建模與仿真 153
6．1 簡介 153
6．2 理解使用URDF實現機器人建模 154
6．2．1 準備工作 154
6．2．2 工作原理 154
6．3 理解使用Xacro實現機器人建模 163
6．3．1 準備工作 164
6．3．2 工作原理 164
6．4 理解關節(jié)狀態(tài)發(fā)布器和機器人狀態(tài)發(fā)布器 165
6．4．1 準備動作 165
6．4．2 工作原理 168
6．4．3 更多內容 172
6．5 理解Gazebo系統(tǒng)結構以及與ROS的接口 174
6．5．1 準備工作 174
6．5．2 如何完成 174
第7章 ROS中的移動機器人 184
7．1 簡介 184
7．2 ROS導航功能包集 185
7．2．1 準備工作 185
7．2．2 工作原理 185
7．3 移動機器人與導航系統(tǒng)的交互 196
7．3．1 準備工作 196
7．3．2 如何完成 197
7．3．3 工作原理 198
7．4 為導航功能包集創(chuàng)建launch文件 201
7．4．1 準備工作 201
7．4．2 工作原理 202
7．5 為導航功能包集設置Rviz可視化 203
7．5．1 準備工作 203
7．5．2 工作原理 203
7．5．3 更多內容 210
7．6 機器人定位——自適應蒙特卡羅定位（AMCL） 211
7．6．1 準備工作 211
7．6．2 工作原理 211
7．7 使用rqt_reconfigure配置導航功能包集參數 212
7．8 移動機器人的自主導航——避開障礙物 213
7．8．1 準備工作 213
7．8．2 工作原理 213
7．9 發(fā)送目標 214
7．9．1 準備工作 214
7．9．2 工作原理 214
第8章 ROS中的機械臂 217
8．1 簡介 217
8．1．1 危險工作場所 218
8．1．2 重復或令人厭煩的工作 218
8．1．3 人類難以操作的工作環(huán)境 218
8．2 MoveIt的基本概念 220
8．2．1 MoveIt 220
8．2．2 運動規(guī)劃 220
8．2．3 感知 221
8．2．4 抓取 221
8．2．5 準備工作 221
8．3 使用圖形化界面完成運動規(guī)劃 223
8．3．1 準備工作 223
8．3．2 如何完成 232
8．3．3 工作原理 234
8．3．4 更多內容 235
8．4 使用控制程序執(zhí)行運動規(guī)劃 238
8．4．1 準備工作 238
8．4．2 如何完成 240
8．4．3 執(zhí)行軌跡 245
8．5 在運動規(guī)劃中增加感知 246
8．5．1 準備工作 247
8．5．2 如何完成 249
8．5．3 工作原理 251
8．5．4 更多內容 251
8．5．5 參考資料 252
8．6 使用機械臂或者機械手來完成抓取操作 253
8．6．1 準備工作 253
8．6．2 如何完成 256
8．6．3 工作原理 268
8．6．4 參考資料 273
第9章 基于ROS的微型飛行器 276
9．1 簡介 276
9．2 MAV系統(tǒng)設計概述 277
9．3 MAV/無人機的通用數學模型 279
9．4 使用RotorS/Gazebo來模擬MAV/無人機 283
9．4．1 準備工作 283
9．4．2 如何完成 285
9．4．3 工作原理 292
9．4．4 更多內容 293
9．4．5 參考資料 296
9．5 MAV/無人機的自主導航框架 297
9．5．1 準備工作 297
9．5．2 如何完成 299
9．5．3 工作原理 314
9．6 操作真正的MAV/drone—— Parrot和Bebop 318
9．6．1 準備工作 319
9．6．2 如何完成 319
9．6．3 工作原理 321
第 10章 ROS-Industrial（ROS-I） 323
10．1 簡介 323
10．2 了解ROS-I功能包 324
10．3 工業(yè)機器人與MoveIt的3D建模與仿真 326
10．3．1 準備工作 326
10．3．2 如何完成 327
10．4 使用ROS-I軟件包——優(yōu)傲機器人、ABB機器人 336
10．5 ROS-I機器人支持包 342
10．6 ROS-I機器人客戶端功能包 345
10．7 ROS-I機器人驅動程序規(guī)范 346
10．8 開發(fā)自定義的MoveIt IKFast插件 348
10．8．1 準備工作 348
10．8．2 如何完成 351
10．9 了解ROS-I-MTConnect 353
10．9．1 準備工作 354
10．9．2 如何完成 355
10．10 ROS-I的未來——硬件支持、功能和應用 356