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智能机器人开发与实践

智能机器人开发与实践
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作者:
出版社: 机械工业出版社
2021-05
版次: 1
ISBN: 9787111679974
定价: 69.00
装帧: 其他
开本: 16开
纸张: 胶版纸
字数: 300千字
分类: 计算机与互联网
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  • 本书循序渐进地介绍了机器人的发展、核心功能，并通过一个服务机器人的例子介绍了机器人的完整开发过程。通过本书，读者可以在了解机器人工作原理的基础上，快速开发与实现一个有完整的功能的机器人。本书适合作为高校机器人、人工智能及相关专业作为教材，也可供对机器人开发感兴趣的读者阅读。 前言

    第一部分　基础知识

    第1章　机器人概述  2

    1.1　机器人的定义和分类  2

    1.1.1　机器人的定义  2

    1.1.2　服务机器人的分类  3

    1.2　现代机器人的发展历程  3

    1.2.1　现代机器人研究初期  3

    1.2.2　20世纪70年代  4

    1.2.3　20世纪80年代  5

    1.2.4　20世纪90年代  7

    1.2.5　21世纪  9

    1.3　机器人的组成  15

    1.3.1　机器人的执行机构  15

    1.3.2　驱动装置  16

    1.3.3　传感装置  16

    1.3.4　控制系统  16

    1.3.5　智能系统  16

    1.3.6　智能人机接口系统  17

    1.4　机器人的关键技术  17

    1.4.1　自主移动技术  17

    1.4.2　感知技术  18

    1.4.3　智能决策和控制技术  18

    1.4.4　通信技术  18

    1.5　机器人的发展趋势  18

    1.5.1　人机交互层次化、人性化  18

    1.5.2　与环境的交互智能化  19

    1.5.3　资源利用网络化  19

    1.5.4　设计与生产标准化、模块化、体系化  19

    习题  19

    参考文献  19

    第2章　ROS入门  22

    2.1　ROS简介  22

    2.1.1　为什么使用ROS  22

    2.1.2　什么是ROS  23

    2.1.3　ROS与计算机操作系统的区别  23

    2.1.4　ROS的主要特点  24

    2.2　ROS的安装与卸载  25

    2.2.1　ROS的版本  25

    2.2.2　安装、配置ROS Indigo  25

    2.2.3　安装、配置ROS Melodic  28

    2.2.4　卸载ROS  29

    2.3　进一步学习的资源  29

    习题  30

    参考文献  30

    第3章　ROS框架和使用基础  31

    3.1　ROS框架  31

    3.1.1　文件系统级  31

    3.1.2　计算图级  32

    3.1.3　社区级  33

    3.2　ROS使用基础  34

    3.2.1　catkin概述  34

    3.2.2　工作空间及其创建方法  34

    3.2.3　创建ROS工程包  37

    3.2.4　编译ROS工程包   37

    3.2.5　创建ROS节点  37

    3.2.6　编译运行ROS节点  38

    3.2.7　roslaunch的使用  39

    3.2.8　创建ROS消息和服务  41

    3.2.9　编写简单的消息发布器和订阅器（C++语言实现）  44

    3.2.10　编写简单的消息发布器和订阅器（Python语言实现）  47

    3.2.11　测试消息发布器和订阅器  48

    3.2.12　编写简单的Server和Client（C++语言实现）  49

    3.2.13　编写简单的Server和Client（Python语言实现）  51

    3.2.14　测试简单的Server和Client  53

    习题  54

    参考文献  54

    第4章　ROS的调试  55

    4.1　ROS调试的常用命令  55

    4.2　ROS调试的常用工具  56

    4.2.1　使用rqt_console在运行时修改调试级别  57

    4.2.2　使用roswtf检测配置中的潜在问题  59

    4.2.3　使用rqt_graph显示节点状态图  59

    4.2.4　使用rqt_plot绘制标量数据图  60

    4.2.5　使用image_view显示二维图像  61

    4.2.6　使用rqt_rviz（rviz）实现3D数据可视化  63

    4.2.7　使用rosbag和rqt_bag记录与回放数据  64

    4.2.8　rqt插件与rx应用  65

    4.3　ROS基本命令总结  66

    4.3.1　创建 ROS 工作空间  66

    4.3.2　Package的相关操作  66

    4.3.3　节点的相关操作  67

    4.3.4　话题的相关操作  67

    4.3.5　服务的相关操作  68

    4.3.6　rosparam的相关操作  69

    4.3.7　bag的相关操作  69

    4.3.8　rosmsg的相关操作  70

    4.3.9　rossrv的相关操作  70

    4.3.10　ROS的其他命令  71

    习题  71

    第二部分　机器人核心功能的实现

    第5章　机器人的安装与初步使用  75

    5.1　Turtlebot机器人简介  75

    5.2　Turtlebot机器人硬件的组成与配置  76

    5.3　Turtlebot机器人软件的安装与测试  77

    5.3.1　从源码安装  77

    5.3.2　deb安装方式  78

    5.3.3　按照Kobuki基座进行配置  79

    5.4　启动Turtlebot  80

    5.5　通过键盘手动控制Turtlebot  81

    5.6　通过脚本控制Turtlebot  81

    5.7　监控Kobuki的电池状态  82

    5.8　Turtlebot机器人的扩展  83

    习题  85

    参考文献  85

    第6章　机器人视觉功能的实现  86

    6.1　视觉传感器  86

    6.1.1　Kinect视觉传感器  86

    6.1.2　Primesense视觉传感器  87

    6.2　驱动程序的安装与测试  88

    6.3　同时运行两台Kinect  89

    6.4　同时运行Kinect与Primesense  92

    6.5　在ROS中使用OpenCV处理RGB图像  92

    6.5.1　在ROS中安装OpenCV  92

    6.5.2　在ROS代码中使用OpenCV  93

    6.5.3　理解ROS-OpenCV 转换架构  93

    6.5.4　ROS节点示例  96

    6.6　点云库及其使用  99

    6.6.1　点云及点云库简介  99

    6.6.2　PCL的数据类型  99

    6.6.3　发布和订阅点云消息  101

    6.6.4　如何在ROS中使用PCL教程  102

    6.6.5　PCL的一个简单应用——检测门的开关状态  108

    习题  109

    参考文献  109

    第7章　机器人视觉功能的实现进阶  110

    7.1　机器人跟随功能的实现  110

    7.1.1　理论基础  110

    7.1.2　跟随功能的运行测试  111

    7.2　机器人挥手识别功能的实现  114

    7.2.1
  • 内容简介:
    本书循序渐进地介绍了机器人的发展、核心功能，并通过一个服务机器人的例子介绍了机器人的完整开发过程。通过本书，读者可以在了解机器人工作原理的基础上，快速开发与实现一个有完整的功能的机器人。本书适合作为高校机器人、人工智能及相关专业作为教材，也可供对机器人开发感兴趣的读者阅读。
  • 目录:
    前言

    第一部分　基础知识

    第1章　机器人概述  2

    1.1　机器人的定义和分类  2

    1.1.1　机器人的定义  2

    1.1.2　服务机器人的分类  3

    1.2　现代机器人的发展历程  3

    1.2.1　现代机器人研究初期  3

    1.2.2　20世纪70年代  4

    1.2.3　20世纪80年代  5

    1.2.4　20世纪90年代  7

    1.2.5　21世纪  9

    1.3　机器人的组成  15

    1.3.1　机器人的执行机构  15

    1.3.2　驱动装置  16

    1.3.3　传感装置  16

    1.3.4　控制系统  16

    1.3.5　智能系统  16

    1.3.6　智能人机接口系统  17

    1.4　机器人的关键技术  17

    1.4.1　自主移动技术  17

    1.4.2　感知技术  18

    1.4.3　智能决策和控制技术  18

    1.4.4　通信技术  18

    1.5　机器人的发展趋势  18

    1.5.1　人机交互层次化、人性化  18

    1.5.2　与环境的交互智能化  19

    1.5.3　资源利用网络化  19

    1.5.4　设计与生产标准化、模块化、体系化  19

    习题  19

    参考文献  19

    第2章　ROS入门  22

    2.1　ROS简介  22

    2.1.1　为什么使用ROS  22

    2.1.2　什么是ROS  23

    2.1.3　ROS与计算机操作系统的区别  23

    2.1.4　ROS的主要特点  24

    2.2　ROS的安装与卸载  25

    2.2.1　ROS的版本  25

    2.2.2　安装、配置ROS Indigo  25

    2.2.3　安装、配置ROS Melodic  28

    2.2.4　卸载ROS  29

    2.3　进一步学习的资源  29

    习题  30

    参考文献  30

    第3章　ROS框架和使用基础  31

    3.1　ROS框架  31

    3.1.1　文件系统级  31

    3.1.2　计算图级  32

    3.1.3　社区级  33

    3.2　ROS使用基础  34

    3.2.1　catkin概述  34

    3.2.2　工作空间及其创建方法  34

    3.2.3　创建ROS工程包  37

    3.2.4　编译ROS工程包   37

    3.2.5　创建ROS节点  37

    3.2.6　编译运行ROS节点  38

    3.2.7　roslaunch的使用  39

    3.2.8　创建ROS消息和服务  41

    3.2.9　编写简单的消息发布器和订阅器（C++语言实现）  44

    3.2.10　编写简单的消息发布器和订阅器（Python语言实现）  47

    3.2.11　测试消息发布器和订阅器  48

    3.2.12　编写简单的Server和Client（C++语言实现）  49

    3.2.13　编写简单的Server和Client（Python语言实现）  51

    3.2.14　测试简单的Server和Client  53

    习题  54

    参考文献  54

    第4章　ROS的调试  55

    4.1　ROS调试的常用命令  55

    4.2　ROS调试的常用工具  56

    4.2.1　使用rqt_console在运行时修改调试级别  57

    4.2.2　使用roswtf检测配置中的潜在问题  59

    4.2.3　使用rqt_graph显示节点状态图  59

    4.2.4　使用rqt_plot绘制标量数据图  60

    4.2.5　使用image_view显示二维图像  61

    4.2.6　使用rqt_rviz（rviz）实现3D数据可视化  63

    4.2.7　使用rosbag和rqt_bag记录与回放数据  64

    4.2.8　rqt插件与rx应用  65

    4.3　ROS基本命令总结  66

    4.3.1　创建 ROS 工作空间  66

    4.3.2　Package的相关操作  66

    4.3.3　节点的相关操作  67

    4.3.4　话题的相关操作  67

    4.3.5　服务的相关操作  68

    4.3.6　rosparam的相关操作  69

    4.3.7　bag的相关操作  69

    4.3.8　rosmsg的相关操作  70

    4.3.9　rossrv的相关操作  70

    4.3.10　ROS的其他命令  71

    习题  71

    第二部分　机器人核心功能的实现

    第5章　机器人的安装与初步使用  75

    5.1　Turtlebot机器人简介  75

    5.2　Turtlebot机器人硬件的组成与配置  76

    5.3　Turtlebot机器人软件的安装与测试  77

    5.3.1　从源码安装  77

    5.3.2　deb安装方式  78

    5.3.3　按照Kobuki基座进行配置  79

    5.4　启动Turtlebot  80

    5.5　通过键盘手动控制Turtlebot  81

    5.6　通过脚本控制Turtlebot  81

    5.7　监控Kobuki的电池状态  82

    5.8　Turtlebot机器人的扩展  83

    习题  85

    参考文献  85

    第6章　机器人视觉功能的实现  86

    6.1　视觉传感器  86

    6.1.1　Kinect视觉传感器  86

    6.1.2　Primesense视觉传感器  87

    6.2　驱动程序的安装与测试  88

    6.3　同时运行两台Kinect  89

    6.4　同时运行Kinect与Primesense  92

    6.5　在ROS中使用OpenCV处理RGB图像  92

    6.5.1　在ROS中安装OpenCV  92

    6.5.2　在ROS代码中使用OpenCV  93

    6.5.3　理解ROS-OpenCV 转换架构  93

    6.5.4　ROS节点示例  96

    6.6　点云库及其使用  99

    6.6.1　点云及点云库简介  99

    6.6.2　PCL的数据类型  99

    6.6.3　发布和订阅点云消息  101

    6.6.4　如何在ROS中使用PCL教程  102

    6.6.5　PCL的一个简单应用——检测门的开关状态  108

    习题  109

    参考文献  109

    第7章　机器人视觉功能的实现进阶  110

    7.1　机器人跟随功能的实现  110

    7.1.1　理论基础  110

    7.1.2　跟随功能的运行测试  111

    7.2　机器人挥手识别功能的实现  114

    7.2.1
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