ROS机器人程序设计

图书标准信息

• 作者 Aaron、Enrique Fernández 著；刘品杰 译
• 出版社 机械工业出版社
• 出版时间 2014-10
• 版次 1
• ISBN 9787111473961
• 定价 59.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 312页
• 丛书 电子与嵌入式系统设计丛书

【内容简介】

　　国内首本引进ROS机器人程序设计的译著，让你全面了解ROS系统的各种工具。

　　提供了各种实际的示例代码供读者学习和理解ROS的软件框架。

　　本书可以帮助读者从对ROS一无所知到能够通过ROS系统完成小型机器人系统的开发和编程工作。

更多精彩，点击进入华章品牌店查阅>>

【作者简介】

　　无论是业余爱好者还是专业的机器人开发人员，在开始进行机器人系统及程序设计时，首先要面对的问题都是最基本的驱动机器人的轮子的设计。ROS通过软件代码复用集成了众多已经开发完成的功能组件。而本书就是专门帮助读者从对ROS一无所知到能够通过ROS系统完成小型机器人系统的开发和编程工作的。

　　本书提供了各种实际的示例代码供读者学习和理解ROS的软件框架。你可以在仿真环境中自行构建机器人相应的功能程序，并在ROS社区中分享你的学习心得和知识。

　　读者对象

　　本书主要针对希望学习机器人制作和设计，尤其是想要设计自己的机器人、真正热爱机器人的爱好者。本书将会为你提供让你的机器人可维护可升级，并且能够相互分享的途径。为了能够更好地学习本书的内容，你具备一定的C++程序设计背景以及GNU/Linux系统和计算机科学知识。而你并不需要对ROS有任何了解，因为本书正是要介绍这些基本知识和技能。还有你能够了解一定的版本控制系统的知识，如SVN或GIT。在本书中会经常使用它们。

　　
本书内容：ROS系统的完整安装；创建ROS功能包和功能包集，学习实时地运行和调试功能包；创建、操作和调试ROS节点；设计自定义的3D机器人模型，并在Gazebo虚拟环境中进行仿真；机器人使用摄像头获取视频信息，完成摄像头标定和基本的机器视觉任务；在机器人上集成和使用激光雷达、Arduino和Kinect传感器；创建并配置导航功能包集；在ROS社区分享你的学习心得和知识。

【目录】

译者序
前　言
第1章　ROS系统入门1
1.1　使用软件源安装ROSElectric3
1.1.1　添加软件源到sources.list文件中4
1.1.2　设置密码4
1.1.3　安装4
1.1.4　环境配置5
1.2　使用软件源安装ROSFuerte6
1.2.1　配置Ubuntu软件源6
1.2.2　配置source.list文件6
1.2.3　设置密码7
1.2.4　安装7
1.2.5　环境配置8
1.2.6　独立工具9
1.3　如何安装VirtualBox和Ubuntu9
1.3.1　下载VirtualBox9
1.3.2　创建虚拟机10
1.4　本章小结12
第2章　ROS系统架构及示例13
2.1　理解ROS文件系统级13
2.1.1　功能包14
2.1.2　功能包集16
2.1.3　消息类型16
2.1.4　服务类型17
2.2　理解ROS计算图级18
2.2.1　节点19
2.2.2　主题20
2.2.3　服务21
2.2.4　消息22
2.2.5　消息记录包22
2.2.6　节点管理器22
2.2.7　参数服务器22
2.3　理解ROS开源社区级23
2.4　ROS系统试用练习23
2.4.1　ROS文件系统导览24
2.4.2　创建工作空间24
2.4.3　创建ROS功能包25
2.4.4　编译ROS功能包26
2.4.5　使用ROS节点26
2.4.6　使用主题与节点交互28
2.4.7　学习如何使用服务31
2.4.8　使用参数服务器33
2.4.9　创建节点34
2.4.10　编译节点36
2.4.11　创建msg和srv文件37
2.4.12　使用新建的srv和msg文件38
2.5　本章小结42
第3章　调试和可视化43
3.1　调试ROS节点44
3.1.1　使用GDB调试器调试ROS节点45
3.1.2　ROS节点启动时调用GDB调试器46
3.1.3　设置ROS节点core文件转存47
3.2　调试信息47
3.2.1　输出调试信息47
3.2.2　设置调试信息级别48
3.2.3　为特定节点配置调试信息级别48
3.2.4　信息命名50
3.2.5　条件显示信息与过滤信息50
3.2.6　信息的更多功能——单次显示、可调、组合51
3.2.7　使用rosconsole和rxconsole在运行时修改调试级别52
3.3　监视系统状态56
3.3.1　节点、主题与服务列表56
3.3.2　使用rxgraph在线监视节点状态图56
3.4　当奇怪的事情发生——使用roswtf58
3.5　画标量数据图58
3.5.1　用rxplot画出时间趋势曲线59
3.5.2　另一个画图工具rxtools60
3.6　图像可视化61
3.6.1　显示单一图片61
3.6.2　FireWire接口摄像头62
3.6.3　使用双目立体视觉63
3.7　3D可视化64
3.7.1　使用rviz在3D世界中实现数据可视化64
3.7.2　主题与坐标系的关系66
3.7.3　可视化坐标变换67
3.8　保存与回放数据68
3.8.1　什么是消息记录包文件69
3.8.2　使用rosbag在包文件中记录数据69
3.8.3　回放消息记录文件70
3.8.4　使用rxbag检查消息记录包的主题和消息71
3.9　rqt插件与rx应用72
3.10　本章小结73
第4章　在ROS下使用传感器和执行机构74
4.1　使用游戏杆或游戏手柄74
4.1.1　joy_node如何发送游戏杆动作消息75
4.1.2　使用游戏杆数据在turtlesim中移动海龟76
4.2　使用激光雷达——HokuyoURG-04lx79
4.2.1　了解激光雷达如何在ROS中发送数据80
4.2.2　访问和修改激光雷达数据82
4.3　使用Kinect传感器查看3D环境84
4.3.1　如何发送和查看Kinect数据85
4.3.2　创建和使用Kinect示例86
4.4　使用伺服电动机——Dynamixel88
4.4.1　Dynamixel如何发送和接收运动命令89
4.4.2　创建和使用伺服电动机示例90
4.5　使用Arduino添加更多的传感器和执行机构91
4.6　使用惯性测量模组——XsensMTi94
4.6.1　Xsens如何在ROS中发送数据95
4.6.2　创建和使用Xsens示例96
4.7　使用低成本惯性测量模组IMU-10自由度98
4.7.1　下载加速度传感器库99
4.7.2　ArduinoNano和10自由度传感器编程99
4.7.3　创建ROS节点并使用10自由度传感器数据101
4.8　本章小结103
第5章　3D建模与仿真104
5.1　自定义机器人在ROS中的3D模型104
5.2　创建第一个URDF文件104
5.2.1　解释文件格式106
5.2.2　在rviz里查看3D模型107
5.2.3　加载图形到机器人模型109
5.2.4　使机器人模型运动109
5.2.5　物理和碰撞属性110
5.3　xacro——一个写机器人模型的更好方法111
5.3.1　使用常量111
5.3.2　使用数学方法112
5.3.3　使用宏112
5.3.4　使用代码移动机器人112
5.3.5　使用SketchUp进行3D建模116
5.4　在ROS中仿真117
5.4.1　在Gazebo中使用URDF3D模型117
5.4.2　在Gazebo中添加传感器120
5.4.3　在Gazebo中加载和使用地图121
5.4.4　在Gazebo中移动机器人123
5.5　本章小结125
第6章　机器视觉126
6.1　连接和运行摄像头128
6.1.1　FireWireIEEE1394摄像头128
6.1.2　USB摄像头132
6.2　使用OpenCV制作USB摄像头驱动程序133
6.2.1　创建USB摄像头驱动功能包134
6.2.2　使用ImageTransportAPI发布摄像头帧135
6.2.3　使用cv_bridge进行OpenCV和ROS图像处理138
6.2.4　使用ImageTransport发布图像139
6.2.5　在ROS中使用OpenCV139
6.2.6　显示摄像头输入的图像140
6.3　如何标定摄像头140
6.4　ROS图像管道147
6.5　对于计算机视觉任务有用的ROS功能包152
6.6　使用viso2执行视觉测距153
6.6.1　摄像头位姿标定154
6.6.2　运行viso2在线演示156
6.6.3　使用低成本双目摄像头运行viso2158
6.7　本章小结159
第7章　导航功能包集入门160
7.1　ROS导航功能包集160
7.2　创建转换161
7.2.1　创建广播机构162
7.2.2　创建侦听器162
7.2.3　查看坐标变换树164
7.3　发布传感器信息165
7.4　发布里程数据168
7.4.1　Gazebo如何获取里程数据169
7.4.2　创建自定义里程数据171
7.5　创建基础控制器175
7.5.1　使用Gazebo创建里程数据176
7.5.2　创建基础控制器178
7.6　使用ROS创建地图180
7.6.1　使用map_server保存地图181
7.6.2　使用map_server加载地图182
7.7　本章小结183
第8章　导航功能包集进阶184
8.1　创建功能包184
8.2　创建机器人配置184
8.3　配置全局和局部代价地图187
8.3.1　基本参数的配置187
8.3.2　全局代价地图的配置188
8.3.3　局部代价地图的配置189
8.4　基本局部规划器配置189
8.5　为导航功能包集创建启动文件190
8.6　为导航功能包集设置rviz191
8.6.1　2D位姿估计191
8.6.2　2D导航目标192
8.6.3　静态地图193
8.6.4　点云193
8.6.5　机器人立足点193
8.6.6　障碍194
8.6.7　膨胀障碍194
8.6.8　全局规划195
8.6.9　局部规划195
8.6.10　规划器规划196
8.6.11　当前目标196
8.7　自适应蒙特卡罗定位197
8.8　避免障碍199
8.9　发送目标200
8.10　本章小结202
第9章　在实践中学习203
9.1　REEM——类人形PAL机器人204
9.1.1　从官方软件源安装REEM205
9.1.2　使用Gazebo仿真环境运行REEM208
9.2　PR2——柳树车库机器人210
9.2.1　安装PR2仿真环境210
9.2.2　在仿真环境中运行PR2211
9.2.3　生成地图与定位214
9.2.4　在仿真环境中运行PR2演示程序216
9.3　Robonaut2——NASA的敏捷型人形机器人217
9.3.1　从软件源安装Robonaut2217
9.3.2　在国际空间站的固定支座上运行Robonaut2218
9.4　Husky——Clearpath的轮式机器人222
9.4.1　安装Husky仿真环境222
9.4.2　运行Husky仿真环境222
9.5　TurtleBot——低成本移动机器人224
9.5.1　安装TurtleBot仿真环境224
9.5.2　运行TurtleBot仿真环境224
9.6　本章小结225