ROS機器人編程零基礎(chǔ)入門與實踐

前言
二維碼清單
第1章 學(xué)習(xí)ROS必備的Linux知識1
1.1 Linux操作系統(tǒng)介紹1
1.1.1 Linux的誕生1
1.1.2 Linux、UNIX、系統(tǒng)、內(nèi)核和發(fā)行版2
1.2 Ubuntu環(huán)境搭建3
1.2.1 VMWare的安裝使用3
1.2.2 安裝Ubuntu系統(tǒng)5
1.3 Ubuntu桌面使用10
1.3.1 Ubuntu的桌面布局10
1.3.2 安裝VMware Tools工具11
1.4 shell和常用命令12
1.4.1 shell、終端和命令12
1.4.2 常用shell命令14
1.5 Ubuntu安裝和卸載軟件17
1.5.1 使用國內(nèi)軟件源提升下載速度17
1.5.2 通過apt管理軟件19
1.5.3 通過應(yīng)用商店安裝卸載軟件19
1.6 vim編輯器使用21
1.7 Linux文件系統(tǒng)22
1.7.1 Linux文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)22
1.7.2 目錄內(nèi)容存放規(guī)則24
1.8 root用戶和權(quán)限管理24
1.8.1 Linux中的權(quán)限概念25
1.8.2 文件/目錄權(quán)限查看和修改25
1.8.3 啟用root用戶26
1.9 嵌入式單板計算機和Linux27
第2章 認(rèn)識ROS30
2.1 ROS是什么30
2.1.1 ROS從何而來30
2.1.2 為什么要使用ROS31
2.2 如何安裝ROS32
2.3 ROS通信結(jié)構(gòu)37
2.3.1 節(jié)點和主節(jié)點38
2.3.2 話題（Topic）39
2.3.3 服務(wù)（Service）40
2.3.4 動作（Action）41
2.3.5 參數(shù)服務(wù)器42
2.4 ROS常用shell命令43
2.5 ROS常用圖形工具50
2.5.1 rqt工具箱51
2.5.2 rviz52
2.6 ROS坐標(biāo)系和tf變換53
2.6.1 ROS中的坐標(biāo)定義53
2.6.2 ROS中的tf變換54
2.7 ROS工作空間56
2.7.1 ROS工作空間是什么57
2.7.2 創(chuàng)建并使用一個工作空間58
第3章 ROS編程基礎(chǔ)60
3.1 ROS開發(fā)環(huán)境搭建60
3.1.1 Ubuntu下安裝VSCode60
3.1.2 VSCode常用插件安裝61
3.2 新建一個ROS功能包62
3.3 編寫一對發(fā)布訂閱節(jié)點（C++）64
3.3.1 編寫發(fā)布節(jié)點（C++）64
3.3.2 編寫訂閱節(jié)點（C++）66
3.4 編寫一對發(fā)布訂閱節(jié)點（Python）67
3.4.1 編寫發(fā)布節(jié)點（Python）67
3.4.2 編寫訂閱節(jié)點（Python）68
3.5 編寫launch文件用于啟動節(jié)點70
3.5.1 通過launch文件啟動C++編譯的節(jié)點70
3.5.2 通過launch文件啟動Python節(jié)點71
3.5.3 在launch文件中調(diào)用launch文件72
3.6 創(chuàng)建新消息類型并編寫節(jié)點發(fā)布消息73
3.6.1 編寫自定義消息74
3.6.2 驗證消息正常產(chǎn)生75
3.6.3 編寫節(jié)點發(fā)布自定義消息類型（C++）76
3.6.4 編寫節(jié)點訂閱自定義消息類型（Python）76
3.7 創(chuàng)建一個服務(wù)類型并編寫服務(wù)端/客戶端節(jié)點77
3.7.1 定義并編寫一個自定義服務(wù)77
3.7.2 通過rossrv驗證服務(wù)產(chǎn)生78
3.7.3 編寫自定義服務(wù)的服務(wù)端（C++）79
3.7.4 編寫自定義服務(wù)的服務(wù)端（Python）80
3.7.5 編寫自定義服務(wù)的客戶端（C++）80
3.7.6 編寫自定義服務(wù)的客戶端（Python）81
3.8 tf變換編程入門82
3.8.1 通過static_transform_publisher發(fā)布靜態(tài)坐標(biāo)變換82
3.8.2 編寫節(jié)點實現(xiàn)動態(tài)tf變換（Python）84
3.8.3 編寫節(jié)點實現(xiàn)動態(tài)tf變換（C++）85
第4章 ROS機器人平臺搭建87
4.1 機器人系統(tǒng)的典型構(gòu)成87
4.2 幾種常見的機器人底盤運動學(xué)模型88
4.2.1 差速轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)89
4.2.2 阿克曼轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)90
4.2.3 全向運動結(jié)構(gòu)92
4.3 驅(qū)動和電池系統(tǒng)95
4.3.1 驅(qū)動系統(tǒng)—電動機95
4.3.2 電池系統(tǒng)97
4.4 控制系統(tǒng)—底盤控制器98
4.5 控制系統(tǒng)—車載計算機100
4.5.1 車載計算機需要實現(xiàn)的功能100
4.5.2 車載計算機的選擇100
4.5.3 將車載計算機和底盤控制器連接起來102
4.6 機器人上常用的傳感器105
4.6.1 獲取機器人運動狀態(tài)—編碼器和IMU105
4.6.2 讓機器人看見世界—攝像頭107
4.6.3 讓機器人感知世界的“深淺”—立體相機108
4.6.4 讓機器人具備全向感知能力—激光雷達(dá)109
4.7 遠(yuǎn)程連接車載計算機111
4.7.1 路由模式和WiFi模式111
4.7.2 SSH遠(yuǎn)程登錄112
4.7.3 使用遠(yuǎn)程桌面連接機器人113
4.8 底盤啟動和控制115
4.8.1 啟動底盤驅(qū)動節(jié)點115
4.8.2 控制機器人運動116
4.8.3 向launch文件中傳入變量118
4.9 機器人底盤ROS節(jié)點源碼解析119
4.9.1 base_control功能包文件結(jié)構(gòu)120
4.9.2 base_control.launch文件解讀120
4.9.3 base_control.py源碼解讀122
4.9.4 bash腳本與udev規(guī)則131
4.10 ROS分布式通信配置132
4.10.1 分布式通信配置條件檢查133
4.10.2 分布式通信配置和測試驗證135
第5章 機器人仿真環(huán)境搭建137
5.1 為什么要有機器人仿真環(huán)境137
5.1.1 機器人仿真主要解決的問題137
5.1.2 仿真環(huán)境中的機器人和真實機器人的聯(lián)系138
5.2 在Stage仿真器中創(chuàng)建機器人139
5.2.1 Stage仿真器簡介139
5.2.2 創(chuàng)建Stage仿真器地圖和機器人模型140
5.2.3 控制Stage仿真器中的機器人143
5.3 在Gazebo仿真器中創(chuàng)建機器人144
5.3.1 Gazebo仿真器簡介144
5.3.2 Gazebo仿真器中的環(huán)境模型147
5.4 機器人模型和URDF文件150
5.4.1 URDF文件150
5.4.2 xacro文件和Gazebo插件155
5.4.3 通過Solidworks 創(chuàng)建機器人模型157
第6章 ROS中的OpenCV和機器視覺159
6.1 攝像頭的驅(qū)動和圖像話題訂閱159
6.1.1 啟動攝像頭159
6.1.2 訂閱攝像頭圖像并顯示161
6.1.3 攝像