機器人操作系統(ROS)及仿真應用

劉相權,張萬杰編

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商品描述

本書首先對Ubuntu 20.04的安裝與使用、ROS安裝與系統架構、ROS通信方式、ROS實用工具進行了介紹,
然後在仿真環境中對機器人建模與運動仿真、機器人建圖與導航仿真應用、機器人平面視覺檢測仿真應用、
機器人三維視覺仿真實例等方面進行了詳細介紹,最後通過一個完整的基於ROS的服務機器人的仿真應用實例,
講解如何實現地圖創建、航點設置、路徑規劃、視覺檢測、物品自動抓取的綜合功能。
為了便於理解,書中列舉了大量應用實例,所有實例均在ROS中調試通過,可以直接運行,且每個應用實例均給出相應的源代碼。
本書在編寫時力求做到通俗易懂、圖文並茂,針對應用型本科院校學生的特點,
內容講解在夠用的基礎上,突出實際應用,同時提供豐富的配套資源。
本書可作為普通高等院校機器人、機械、車輛等工科專業的教材,
也可供廣大從事機器人開發的工程技術人員參考。

目錄大綱

目錄
前言
第1章Linux Ubuntu入門基礎
1.1Ubuntu 簡介
1.2安裝Ubuntu 20.04
1.2.1準備工具
1.2.2製作Ubuntu系統安裝啟動U盤
1.2.3在 Windows 10操作系統下創建空白磁盤分區
1.2.4利用U盤安裝Ubuntu系統
1.3Ubuntu 20.04使用入門
1.3.1截圖快捷鍵
1.3.2Ubuntu 20.04界面簡介
1.3.3命令行使用入門
1.4本章小結
第2章ROS安裝與系統架構
2.1ROS簡介
2.2ROS安裝與配置
2.3ROS默認安裝目錄
2.4ROS架構
2.4.1ROS文件系統級
2.4.2ROS計算圖級
2.4.3ROS開源社區級
2.4.4常用包管理指令
2.5Visual Studio Code安裝與配置
2.6Visual Studio Code卸載
2.7本章小結
第3章ROS通信方式
3.1主題
3.1.1概述
3.1.2發佈器編程實例:小烏龜速度控制
3.1.3訂閱器編程實例:小烏龜速度接收
3.2服務
3.2.1概述
3.2.2自定義srv消息文件編程實例
3.2.3服務端編程實例
3.2.4客戶端編程實例
3.3動作庫
3.3.1概述
3.3.2自定義action消息文件編程實例
3.3.3客戶端編程實例
3.3.4服務端編程實例
3.4參數服務器
3.4.1創建yaml文件
3.4.2加載yaml文件
3.4.3在節點中進行參數讀取
3.5本章小結
第4章ROS實用工具
4.1坐標變換
4.1.1廣播TF 變換
4.1.2監聽TF 變換
4.2啟動文件
4.2.1編寫launch文件
4.2.2Launch文件解析
4.3Gazebo仿真
4.3.1開源項目的下載
4.3.2啟動仿真軟件
4.3.3啟動鍵盤控制
4.4Rviz三維可視化工具
4.4.1開源項目的下載
4.4.2啟動Rviz可視化工具
4.5本章小結
第5章機器人建模與運動仿真
5.1URDF的物理模型描述
5.1.1開源項目示例
5.1.2URDF的結構與慣性描述
5.1.3仿真中常用的慣性參數
5.2URDF的傳感器描述
5.2.1運動底盤仿真參數
5.2.2激光雷達仿真參數
5.2.3立體相機仿真參數
5.3機器人運動仿真
5.3.1運動控制仿真示例
5.3.2與ROS工具的連接
5.3.3基於傳感器的閉環控制仿真示例
5.4本章小結
第6章機器人建圖與導航仿真應用
6.1在Gazebo中進行SLAM建圖和導航仿真
6.1.1SLAM建圖仿真
6.1.2Navigation導航仿真
6.2ROS中的Navigation導航系統
6.2.1Navigation的使用
6.2.2全局規劃器
6.2.3局部規劃器
6.2.4AMCL
6.2.5move_base
6.2.6常見問題
6.3開源地圖導航插件簡介
6.3.1常規的導航調用
6.3.2基於插件的導航調用
6.3.3在仿真環境中設置航點
6.3.4在仿真環境中使用插件導航
6.3.5航點信息的編輯修改
6.4語音識別和自主導航綜合實例
6.4.1下載語音識別包
6.4.2編寫實例代碼
6.4.3對實例進行仿真
6.5本章小結
第7章機器人平面視覺檢測仿真應用
7.1使用OpenCV獲取機器人的視覺圖像
7.1.1編寫例程代碼
7.1.2對例程進行仿真
7.1.3在真機上運行實例
7.2使用OpenCV進行顏色特徵提取和目標定位
7.2.1編寫例程代碼
7.2.2對例程進行仿真
7.2.3在真機上運行實例
7.3實現機器人的目標跟隨
7.3.1編寫例程代碼
7.3.2對例程進行仿真
7.3.3在真機上運行實例
7.4實現機器人的人臉檢測
7.4.1編寫例程代碼
7.4.2對例程進行仿真
7.4.3在真機上運行實例
7.5本章小結
第8章機器人三維視覺仿真實例
8.1機器人的三維點雲數據獲取
8.1.1編寫例程代碼
8.1.2對例程進行仿真
8.1.3在真機上運行實例
8.2使用PCL點雲庫進行平面特徵提取
8.2.1編寫例程代碼
8.2.2對例程進行仿真
8.2.3在真機上運行實例
8.3使用PCL點雲庫進行點雲聚類分割
8.3.1編寫例程代碼
8.3.2對例程進行仿真
8.3.3在真機上運行實例
8.4基於三維視覺的物品檢測和抓取
8.4.1編寫例程代碼
8.4.2對例程進行仿真
8.4.3在真機上運行實例
8.5本章小結
第9章基於ROS的服務機器人應用實例
9.1環境地圖的創建
9.2關鍵航點的設置
9.3任務腳本代碼的編寫
9.4完整實例的運行
9.5在真機上運行實例
9.6本章小結
參考文獻