ROS機(jī)器人編程零基礎(chǔ)入門與實(shí)踐

前言
二維碼清單
第1章 學(xué)習(xí)ROS必備的Linux知識(shí)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(guó)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(jì)算機(jī)和Linux27
第2章 認(rèn)識(shí)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(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)38
2.3.2 話題（Topic）39
2.3.3 服務(wù)（Service）40
2.3.4 動(dòng)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(gè)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(gè)ROS功能包62
3.3 編寫一對(duì)發(fā)布訂閱節(jié)點(diǎn)（C++）64
3.3.1 編寫發(fā)布節(jié)點(diǎn)（C++）64
3.3.2 編寫訂閱節(jié)點(diǎn)（C++）66
3.4 編寫一對(duì)發(fā)布訂閱節(jié)點(diǎn)（Python）67
3.4.1 編寫發(fā)布節(jié)點(diǎn)（Python）67
3.4.2 編寫訂閱節(jié)點(diǎn)（Python）68
3.5 編寫launch文件用于啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)70
3.5.1 通過launch文件啟動(dòng)C++編譯的節(jié)點(diǎn)70
3.5.2 通過launch文件啟動(dòng)Python節(jié)點(diǎn)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(diǎn)發(fā)布消息73
3.6.1 編寫自定義消息74
3.6.2 驗(yàn)證消息正常產(chǎn)生75
3.6.3 編寫節(jié)點(diǎn)發(fā)布自定義消息類型（C++）76
3.6.4 編寫節(jié)點(diǎn)訂閱自定義消息類型（Python）76
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)77
3.7.1 定義并編寫一個(gè)自定義服務(wù)77
3.7.2 通過rossrv驗(yàn)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(diǎn)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)tf變換（Python）84
3.8.3 編寫節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)tf變換（C++）85
第4章 ROS機(jī)器人平臺(tái)搭建87
4.1 機(jī)器人系統(tǒng)的典型構(gòu)成87
4.2 幾種常見的機(jī)器人底盤運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)92
4.3 驅(qū)動(dòng)和電池系統(tǒng)95
4.3.1 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)—電動(dòng)機(jī)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(jì)算機(jī)100
4.5.1 車載計(jì)算機(jī)需要實(shí)現(xiàn)的功能100
4.5.2 車載計(jì)算機(jī)的選擇100
4.5.3 將車載計(jì)算機(jī)和底盤控制器連接起來102
4.6 機(jī)器人上常用的傳感器105
4.6.1 獲取機(jī)器人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)—編碼器和IMU105
4.6.2 讓機(jī)器人看見世界—攝像頭107
4.6.3 讓機(jī)器人感知世界的“深淺”—立體相機(jī)108
4.6.4 讓機(jī)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(jì)算機(jī)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(jī)器人113
4.8 底盤啟動(dòng)和控制115
4.8.1 啟動(dòng)底盤驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)115
4.8.2 控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)116
4.8.3 向launch文件中傳入變量118
4.9 機(jī)器人底盤ROS節(jié)點(diǎn)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(cè)試驗(yàn)證135
第5章 機(jī)器人仿真環(huán)境搭建137
5.1 為什么要有機(jī)器人仿真環(huán)境137
5.1.1 機(jī)器人仿真主要解決的問題137
5.1.2 仿真環(huán)境中的機(jī)器人和真實(shí)機(jī)器人的聯(lián)系138
5.2 在Stage仿真器中創(chuàng)建機(jī)器人139
5.2.1 Stage仿真器簡(jiǎn)介139
5.2.2 創(chuàng)建Stage仿真器地圖和機(jī)器人模型140
5.2.3 控制Stage仿真器中的機(jī)器人143
5.3 在Gazebo仿真器中創(chuàng)建機(jī)器人144
5.3.1 Gazebo仿真器簡(jiǎn)介144
5.3.2 Gazebo仿真器中的環(huán)境模型147
5.4 機(jī)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(jī)器人模型157
第6章 ROS中的OpenCV和機(jī)器視覺159
6.1 攝像頭的驅(qū)動(dòng)和圖像話題訂閱159
6.1.1 啟動(dòng)攝像頭159
6.1.2 訂閱攝像頭圖像并顯示161
6.1.3 攝像