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ROS机器人编程实践

ROS机器人编程实践
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作者: [西] （Bernardo Ronquillo Japón）
出版社: 机械工业出版社
2021-08
版次: 1
ISBN: 9787111689157
定价: 89.00
装帧: 其他
开本: 16开
纸张: 胶版纸
字数: 400千字
分类: 计算机与互联网
7人买过
  • 本书首先介绍GoPiGo3及其配备的传感器和执行器。然后，通过从零开始创建3D模型并使用Gazebo在ROS中运行模拟机器人来使用GoPiGo3的数字孪生模型。接下来展示如何使用GoPiGo3构建和运行一个了解周围环境的自主移动机器人。还探索了机器人如何学习尚未在代码中编程但通过观察其环境而获得的任务。本书甚至还涵盖深度学习和强化学习等主题。在本书的末尾，读者将熟悉在机器人技术中构建特定用途应用程序的基础知识，并具备从零起步开发高度智能自主机器人的能力。本书适合机器人技术人员和业余爱好者阅读。 译者序

    前言

    作者简介

    审校者简介

    部分　物理机器人组装与测试

    第1章　组装机器人  2

    1.1GoPiGo3机器人介绍  2

    1.1.1机器人技术角度  3

    1.1.2编程角度  3

    1.1.3机器人套件和资源  4

    1.2熟悉嵌入式硬件  7

    1.2.1GoPiGo3开发板  7

    1.2.2Raspberry Pi 3B+  9

    1.2.3为什么机器人需要CPU  10

    1.3深入理解机电  10

    1.4整合到一起  17

    1.5快速硬件测试  18

    1.5.1资源  18

    1.5.2DexterOS入门  19

    1.5.3用Bloxter编程  20

    1.5.4校准机器人  20

    1.5.5驱动机器人  22

    1.5.6检查传感器  22

    1.5.7关闭机器人  23

    1.6总结  23

    1.7习题  24

    1.8进一步阅读  24

    第2章　GoPiGo3的组件测试  25

    2.1技术要求  25

    2.2Python和JupyterLab入门  25

    2.2.1为GoPiGo3启动JupyterLab  26

    2.2.2硬件测试  29

    2.3传感器和驱动的组件测试  32

    2.3.1快速入门传感器和电动机  32

    2.3.2机器人漫游  32

    2.3.3距离传感器  35

    2.3.4伺服软件包  40

    2.3.5巡线跟随器  42

    2.3.6IMU  43

    2.3.7Raspberry Pi  43

    2.3.8GoPiGo3项目  45

    2.4总结  46

    2.5习题  46

    2.6进一步阅读  47

    第3章　ROS入门  48

    3.1技术要求  48

    3.2ROS基本概念  49

    3.2.1ROS图  50

    3.2.2roscore  51

    3.2.3工作空间和catkin  51

    3.3配置ROS开发环境  52

    3.3.1安装ROS  52

    3.3.2集成开发环境  55

    3.4ROS节点之间的通信—消息和主题  56

    3.4.1创建工作空间  56

    3.4.2设置ROS软件包  60

    3.4.3发布主题的节点  62

    3.4.4订阅主题的节点  65

    3.4.5在同一节点中合并发布者和订阅者  67

    3.5对ROS使用公开可用的软件包  69

    3.6总结  69

    3.7习题  70

    3.8进一步阅读  70

    第二部分　使用Gazebo进行

    机器人仿真

    第4章　创建虚拟两轮ROS机器人  72

    4.1技术要求  72

    4.2RViz机器人可视化入门  73

    4.3使用URDF构建差动驱动机器人  74

    4.3.1用于GoPiGo3的URDF概述  75

    4.3.2机器人主体URDF  76

    4.3.3左右轮的URDF模型  79

    4.4使用RViz在ROS中查看GoPiGo3模型  81

    4.4.1理解roslaunch命令  82

    4.4.2通过RViz控制GoPiGo3机器人的车轮  84

    4.5URDF模型中的机器人参考坐标系  86

    4.6在构建时使用RViz查看模型  88

    4.6.1在RViz窗口中更改模型的外观  88

    4.6.2使用ROS工具进行检查  89

    4.7总结  90

    4.8习题  90

    4.9进一步阅读  91

    第5章　使用Gazebo进行机器人行为仿真  92

    5.1技术要求  92

    5.2Gazebo仿真器入门  93

    5.3修改机器人URDF  96

    5.3.1扩展URDF以生成SDF机器人定义  97

    5.3.2碰撞和物理性质  97

    5.3.3Gazebo标签  99

    5.4验证Gazebo模型并查看URDF  99

    5.5移动模型  102

    5.6总结  105

    5.7习题  105

    5.8进一步阅读  106

    第三部分　使用SLAM进行自主导航

    第6章　在ROS中编程—命令和工具  108

    6.1技术要求  109

    6.2设置物理机器人  109

    6.2.1下载并设置Ubuntu Mate 18.04  109

    6.2.2访问自定义  110

    6.2.3设置VNC服务器（x11vnc）  110

    6.2.4Geany IDE  112

    6.2.5安装GoPiGo3和DI传感器的驱动程序  112

    6.2.6设置Pi Camera  114

    6.2.7安装ROS Melodic  115

    6.3ROS编程快速入门  116

    6.3.1设置工作空间  116

    6.3.2克隆ROS软件包  117

    6.3.3次执行ROS节点  117

    6.4案例研究1：编写ROS距离传感器软件包  118

    6.4.1创建一个新软件包  119

    6.4.2编写自己的源代码  119

    6.5使用ROS命令  125

    6.5.1Shell命令  125

    6.5.2执行命令  126

    6.5.3信息命令  127

    6.5.4软件包和catkin工作空间  128

    6.6创建并运行发布者和订阅者节点  129

    6.7使用roslaunch自动执行节点  131

    6.8案例研究2：ROS GUI开发工具—Pi Camera  133

    6.8.1使用rqt_graph分析ROS图  134

    6.8.2使用rqt_image_view显示图像数据  135

    6.8.3用rqt_plot绘制传感器数据的时间序列  135

    6.8.4使用rqt_bag播放录制的ROS会话  136

    6.9使用ROS参数自定义机器人功能  138

    6.10总结  140

    6.11习题  140

    6.12进一步阅读  141

    第7章　机器人控制与仿真  142

    7.1技术要求  142

    7.2设置GoPiGo3开发环境  143

    7.3案例研究3：使用键盘进行远程控制  146

    7.3.1在机器人中运行gopigo3节点  146

    7.3.2遥控软件包  149

    7.3.3在笔记本电脑上运行远程操作  149

    7.4使用ROS主题进行远程控制  151

    7.4.1运动控制主题—/cmd_vel  151

    7.4.2使用/cmd_vel直接驱动GoPiGo3  152

    7.4.3检查GoPiGo3的X、Y和Z轴  154

    7.4.4组合运动  154

    7.5远程控制物理和虚拟机器人  155

    7.5.1将ROS主节点还原到本地计算机  155

    7.5.2用Gazebo仿真GoPiGo3  156

    7
  • 内容简介:
    本书首先介绍GoPiGo3及其配备的传感器和执行器。然后，通过从零开始创建3D模型并使用Gazebo在ROS中运行模拟机器人来使用GoPiGo3的数字孪生模型。接下来展示如何使用GoPiGo3构建和运行一个了解周围环境的自主移动机器人。还探索了机器人如何学习尚未在代码中编程但通过观察其环境而获得的任务。本书甚至还涵盖深度学习和强化学习等主题。在本书的末尾，读者将熟悉在机器人技术中构建特定用途应用程序的基础知识，并具备从零起步开发高度智能自主机器人的能力。本书适合机器人技术人员和业余爱好者阅读。
  • 目录:
    译者序

    前言

    作者简介

    审校者简介

    部分　物理机器人组装与测试

    第1章　组装机器人  2

    1.1GoPiGo3机器人介绍  2

    1.1.1机器人技术角度  3

    1.1.2编程角度  3

    1.1.3机器人套件和资源  4

    1.2熟悉嵌入式硬件  7

    1.2.1GoPiGo3开发板  7

    1.2.2Raspberry Pi 3B+  9

    1.2.3为什么机器人需要CPU  10

    1.3深入理解机电  10

    1.4整合到一起  17

    1.5快速硬件测试  18

    1.5.1资源  18

    1.5.2DexterOS入门  19

    1.5.3用Bloxter编程  20

    1.5.4校准机器人  20

    1.5.5驱动机器人  22

    1.5.6检查传感器  22

    1.5.7关闭机器人  23

    1.6总结  23

    1.7习题  24

    1.8进一步阅读  24

    第2章　GoPiGo3的组件测试  25

    2.1技术要求  25

    2.2Python和JupyterLab入门  25

    2.2.1为GoPiGo3启动JupyterLab  26

    2.2.2硬件测试  29

    2.3传感器和驱动的组件测试  32

    2.3.1快速入门传感器和电动机  32

    2.3.2机器人漫游  32

    2.3.3距离传感器  35

    2.3.4伺服软件包  40

    2.3.5巡线跟随器  42

    2.3.6IMU  43

    2.3.7Raspberry Pi  43

    2.3.8GoPiGo3项目  45

    2.4总结  46

    2.5习题  46

    2.6进一步阅读  47

    第3章　ROS入门  48

    3.1技术要求  48

    3.2ROS基本概念  49

    3.2.1ROS图  50

    3.2.2roscore  51

    3.2.3工作空间和catkin  51

    3.3配置ROS开发环境  52

    3.3.1安装ROS  52

    3.3.2集成开发环境  55

    3.4ROS节点之间的通信—消息和主题  56

    3.4.1创建工作空间  56

    3.4.2设置ROS软件包  60

    3.4.3发布主题的节点  62

    3.4.4订阅主题的节点  65

    3.4.5在同一节点中合并发布者和订阅者  67

    3.5对ROS使用公开可用的软件包  69

    3.6总结  69

    3.7习题  70

    3.8进一步阅读  70

    第二部分　使用Gazebo进行

    机器人仿真

    第4章　创建虚拟两轮ROS机器人  72

    4.1技术要求  72

    4.2RViz机器人可视化入门  73

    4.3使用URDF构建差动驱动机器人  74

    4.3.1用于GoPiGo3的URDF概述  75

    4.3.2机器人主体URDF  76

    4.3.3左右轮的URDF模型  79

    4.4使用RViz在ROS中查看GoPiGo3模型  81

    4.4.1理解roslaunch命令  82

    4.4.2通过RViz控制GoPiGo3机器人的车轮  84

    4.5URDF模型中的机器人参考坐标系  86

    4.6在构建时使用RViz查看模型  88

    4.6.1在RViz窗口中更改模型的外观  88

    4.6.2使用ROS工具进行检查  89

    4.7总结  90

    4.8习题  90

    4.9进一步阅读  91

    第5章　使用Gazebo进行机器人行为仿真  92

    5.1技术要求  92

    5.2Gazebo仿真器入门  93

    5.3修改机器人URDF  96

    5.3.1扩展URDF以生成SDF机器人定义  97

    5.3.2碰撞和物理性质  97

    5.3.3Gazebo标签  99

    5.4验证Gazebo模型并查看URDF  99

    5.5移动模型  102

    5.6总结  105

    5.7习题  105

    5.8进一步阅读  106

    第三部分　使用SLAM进行自主导航

    第6章　在ROS中编程—命令和工具  108

    6.1技术要求  109

    6.2设置物理机器人  109

    6.2.1下载并设置Ubuntu Mate 18.04  109

    6.2.2访问自定义  110

    6.2.3设置VNC服务器（x11vnc）  110

    6.2.4Geany IDE  112

    6.2.5安装GoPiGo3和DI传感器的驱动程序  112

    6.2.6设置Pi Camera  114

    6.2.7安装ROS Melodic  115

    6.3ROS编程快速入门  116

    6.3.1设置工作空间  116

    6.3.2克隆ROS软件包  117

    6.3.3次执行ROS节点  117

    6.4案例研究1：编写ROS距离传感器软件包  118

    6.4.1创建一个新软件包  119

    6.4.2编写自己的源代码  119

    6.5使用ROS命令  125

    6.5.1Shell命令  125

    6.5.2执行命令  126

    6.5.3信息命令  127

    6.5.4软件包和catkin工作空间  128

    6.6创建并运行发布者和订阅者节点  129

    6.7使用roslaunch自动执行节点  131

    6.8案例研究2：ROS GUI开发工具—Pi Camera  133

    6.8.1使用rqt_graph分析ROS图  134

    6.8.2使用rqt_image_view显示图像数据  135

    6.8.3用rqt_plot绘制传感器数据的时间序列  135

    6.8.4使用rqt_bag播放录制的ROS会话  136

    6.9使用ROS参数自定义机器人功能  138

    6.10总结  140

    6.11习题  140

    6.12进一步阅读  141

    第7章　机器人控制与仿真  142

    7.1技术要求  142

    7.2设置GoPiGo3开发环境  143

    7.3案例研究3：使用键盘进行远程控制  146

    7.3.1在机器人中运行gopigo3节点  146

    7.3.2遥控软件包  149

    7.3.3在笔记本电脑上运行远程操作  149

    7.4使用ROS主题进行远程控制  151

    7.4.1运动控制主题—/cmd_vel  151

    7.4.2使用/cmd_vel直接驱动GoPiGo3  152

    7.4.3检查GoPiGo3的X、Y和Z轴  154

    7.4.4组合运动  154

    7.5远程控制物理和虚拟机器人  155

    7.5.1将ROS主节点还原到本地计算机  155

    7.5.2用Gazebo仿真GoPiGo3  156

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