ROS機器人理論與實踐(全國高等學校電腦教育研究會十四五系列教材)

作者：編者:張新鈺//趙虛左//邱楠//郭世純|責編:謝琛//戰曉雷|總主編:鄭莉
出版社：清華大學
ISBN：9787302631026

出版日期：2023/05/01
裝幀：平裝
頁數：364

人民幣：RMB 72 元售價：元

內容大鋼

本書針對ROS機器人操作系統的初學者，以理論與實踐相結合的設計思想為主線，循序漸進地介紹機器人操作系統，以幫助有志於機器人開發的讀者方便快捷地上手ROS。主要內容包括ROS機器人操作系統的基礎知識、通信機制、運行管理、機器人系統模擬、實體機器人設計、機器人導航，以及ROS進階等內容。讀者學習完本書後，能夠入門ROS機器人操作系統，掌握機器人的相關理論知識、構建屬於自己的飢器人平台並實現機器人自主導航功能，為基於ROS機器人操作系統的產品開發奠定基礎。
本書理論結合實踐、深入淺出，適用於各類學校的ROS機器人操作系統課程。

作者介紹

編者:張新鈺//趙虛左//邱楠//郭世純|責編:謝琛//戰曉雷|總主編:鄭莉

第1章  ROS概述與開發環境搭建
  1.1  ROS簡介
    1.1.1  ROS概要
    1.1.2  ROS的設計目標
    1.1.3  ROS發展歷程
  1.2  ROS安裝
    1.2.1  安裝虛擬機軟體
    1.2.2  虛擬一台主機
    1.2.3  安裝和優化Ubuntu
    1.2.4  安裝ROS
    1.2.5  測試ROS
  1.3  ROS快速體驗
    1.3.1  HelloWorld實現簡介
    1.3.2  HelloWorld(C++版)
    1.3.3  HelloWorld(Python版)
  1.4  ROS集成開發環境搭建
    1.4.1  安裝終端
    1.4.2  安裝VSCode
    1.4.3  launch文件演示
  1.5  ROS架構
    1.5.1  ROS文件系統
    1.5.2  ROS文件系統相關命令
    1.5.3  ROS計算圖
  1.6  本章小結
第2章  ROS通信機制
  2.1  話題通信
    2.1.1  理論模型
    2.1.2  基本操作(C++)46
    2.1.3  基本操作(Python)
    2.1.4  自定義msg
    2.1.5  自定義msg調用(C++)
    2.1.6  自定義msg調用(Python)
  2.2  服務通信
    2.2.1  理論模型
    2.2.2  自定義srv
    2.2.3  自定義srv調用(C++)
    2.2.4  自定義srv調用(Python)
  2.3  參數伺服器
    2.3.1  理論模型
    2.3.2  參數操作(C++)
    2.3.3  參數操作(Python)
  2.4  常用命令
    2.4.1  rosnode
    2.4.2  rostopic
    2.4.3  rosmsg
    2.4.4  rosservice
    2.4.5  rossrv
    2.4.6  rosparam
  2.5  通信機制實操
    2.5.1  話題發布

    2.5.2  話題訂閱
    2.5.3  服務調用
    2.5.4  參數設置
  2.6  通信機制比較
  2.7  本章小結
第3章  ROS通信機制進階
  3.1  常用API
    3.1.1  初始化
    3.1.2  話題與服務相關對象
    3.1.3  迴旋函數
    3.1.4  時間
    3.1.5  其他函數
  3.2  ROS中的頭文件與源文件
    3.2.1  自定義頭文件調用
    3.2.2  自定義源文件調用
  3.3  Python模塊導入
  3.4  本章小結
第4章  ROS運行管理
  4.1  ROS元功能包
  4.2  ROS節點運行管理launch文件
    4.2.1  標籤
    4.2.2  標籤
    4.2.3  標籤
    4.2.4  標籤
    4.2.5  標籤
    4.2.6  標籤
    4.2.7  標籤
    4.2.8  標籤
  4.3  ROS工作空間覆蓋
  4.4  ROS節點重名
    4.4.1  rosrun設置命名空間與名稱重映射
    4.4.2  launch文件設置命名空間與名稱重映射
    4.4.3  編碼設置命名空間與名稱重映射
  4.5  ROS話題名稱設置
    4.5.1  rosrun設置話題重映射
    4.5.2  launch文件設置話題重映射
    4.5.3  編碼設置話題名稱
  4.6  ROS參數名稱設置
    4.6.1  rosrun設置參數
    4.6.2  launch文件設置參數
    4.6.3  編碼設置參數
  4.7  ROS分散式通信
  4.8  本章小結
第5章  ROS常用組件
  5.1  TF坐標變換
    5.1.1  坐標msg消息
    5.1.2  靜態坐標變換
    5.1.3  動態坐標變換
    5.1.4  多坐標變換
    5.1.5  坐標系關係查看

    5.1.6  TF坐標變換實操
    5.1.7  TF2與TF
    5.1.8  小結
  5.2  rosbag
    5.2.1  在命令行使用rosbag
    5.2.2  rosbag的編碼實現
  5.3  rqt工具箱
    5.3.1  rqt安裝、啟動與基本使用
    5.3.2  rqt_graph
    5.3.3  rqt_console
    5.3.4  rqt_plot
    5.3.5  rqt_bag
  5.4  本章小結
第6章  ROS機器人系統模擬
  6.1  機器人系統模擬概述
    6.1.1  機器人系統模擬的概念
    6.1.2  機器人系統模擬的作用
    6.1.3  相關組件
    6.1.4  機器人系統模擬綜合說明
  6.2  URDF集成RViz基本流程
    6.2.1  創建功能包並導入依賴包
    6.2.2  編寫URDF文件
    6.2.3  在launch文件中集成URDF與RViz
    6.2.4  在RViz中顯示機器人模型
    6.2.5  優化RViz啟動
  6.3  URDF語法詳解
    6.3.1  robot
    6.3.2  link
    6.3.3  joint
    6.3.4  URDF練習
    6.3.5  URDF常用工具
  6.4  URDF優化——Xacro
    6.4.1  Xacro快速體驗
    6.4.2  Xacro語法詳解
    6.4.3  Xacro完整使用流程示例
    6.4.4  Xacro實操
  6.5  在RViz中控制機器人模型運動
  6.6  URDF集成Gazebo
    6.6.1  URDF與Gazebo基本集成流程
    6.6.2  URDF集成Gazebo相關設置
    6.6.3  URDF集成Gazebo實操
    6.6.4  Gazebo模擬環境搭建
  6.7  URDF、Gazebo與RViz綜合應用
    6.7.1  機器人運動控制以及里程計數據顯示
    6.7.2  雷達數據模擬以及顯示
    6.7.3  攝像頭數據模擬以及顯示
    6.7.4  kinect數據模擬以及顯示
  6.8  本章小結
第7章  模擬環境下的機器人導航
  7.1  概述

    7.1.1  導航模塊簡介
    7.1.2  導航中的坐標系
    7.1.3  導航條件說明
  7.2  導航實現
    7.2.1  SLAM建圖
    7.2.2  地圖服務
    7.2.3  定位
    7.2.4  路徑規劃
    7.2.5  導航與SLAM建圖
  7.3  導航相關消息
    7.3.1  地圖
    7.3.2  里程計
    7.3.3  坐標變換
    7.3.4  定位
    7.3.5  目標點與路徑規劃
    7.3.6  激光雷達
    7.3.7  相機
    7.3.8  深度圖像信息轉激光雷達數據
  7.4  本章小結
第8章  機器人平台設計
  8.1  概述
  8.2  Arduino基礎
    8.2.1  Arduino開發環境搭建
    8.2.2  Arduino基本語法
    8.2.3  Arduino基本語法展示之一
    8.2.4  Arduino基本語法展示之二
    8.2.5  Arduino基本語法展示之三
  8.3  電機驅動
    8.3.1  電機與電機驅動板
    8.3.2  電機基本控制實驗
    8.3.3  電機測速理論
    8.3.4  電機測速實現
    8.3.5  電機調速PID控制理論
    8.3.6  電機調速PID控制實現
  8.4  底盤設計
    8.4.1  底盤實現概述
    8.4.2  Arduino端入口
    8.4.3  編碼器
    8.4.4  Arduino端電機驅動
    8.4.5  Arduino端PID控制
  8.5  控制系統
    8.5.1  樹莓派概述
    8.5.2  分散式框架
    8.5.3  SSH遠程連接
    8.5.4  安裝ros_arduino_bridge
    8.5.5  在樹莓派上安裝ROS
  8.6  感測器
    8.6.1  激光雷達簡介
    8.6.2  雷達的使用
    8.6.3  相機簡介

    8.6.4  相機的使用
    8.6.5  感測器集成
  8.7  本章小結
第9章  實體機器人導航
  9.1  概述
  9.2  VSCode遠程開發
  9.3  導航實現
    9.3.1  準備工作
    9.3.2  SLAM建圖
    9.3.3  地圖服務
    9.3.4  定位
    9.3.5  路徑規劃
    9.3.6  導航與SLAM建圖
  9.4  本章小結
第10章  ROS進階
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