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ROS机器人编程：原理与应用

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作者: [美] （Wyatt Newman）
出版社: 机械工业出版社
2019-05
版次: 1
ISBN: 9787111625766
定价: 199.00
装帧: 其他
开本: 16开
纸张: 胶版纸
页数: 450页
字数: 230千字
分类: 计算机与互联网
67人买过
  • 本书共分为六部分。*部分介绍了如何编写ROS节点和ROS工具，也覆盖了消息、类和服务器。第二部分是用ROS进行模拟和可视化，其中包括坐标转换。第三部分讨论了ROS的感知过程。第四部分介绍了ROS中的移动机器人控制和导航。第五部分介绍了ROS机器人臂的相关知识。第六部分涉及系统集成和更高级别的控制，包括基于感知的移动操作。 译者序

    前言

    第一部分　ROS基础  / 1

    第1章　概述：ROS工具和节点  / 2

    1.1　ROS基础概念  / 2

    1.2　编写ROS节点  / 5

    1.2.1　创建ROS程序包  / 5

    1.2.2　编写一个最小的ROS发布器  / 8

    1.2.3　编译ROS节点  / 11

    1.2.4　运行ROS节点  / 12

    1.2.5　检查运行中的最小发布器节点  / 13

    1.2.6　规划节点时间  / 15

    1.2.7　编写一个最小ROS订阅器  / 17

    1.2.8　编译和运行最小订阅器  / 19

    1.2.9　总结最小订阅器和发布器节点  / 21

    1.3　更多的ROS工具：catkin_simple、roslaunch、rqt_console和rosbag  / 21

    1.3.1　用catkin_simple简化CMakeLists.txt  / 21

    1.3.2　自动启动多个节点  / 23

    1.3.3　在ROS控制台观察输出  / 25

    1.3.4　使用rosbag记录并回放数据  / 26

    1.4　最小仿真器和控制器示例  / 28

    1.5　小结  / 32

    第2章　消息、类和服务器  / 33

    2.1　定义自定义消息  / 33

    2.1.1　定义一条自定义消息  / 34

    2.1.2　定义一条变长的消息  / 38

    2.2　ROS服务介绍  / 43

    2.2.1　服务消息  / 43

    2.2.2　ROS服务节点  / 45

    2.2.3　与ROS服务手动交互  / 47

    2.2.4　ROS服务客户端示例  / 48

    2.2.5　运行服务和客户端示例  / 50

    2.3　在ROS中使用C  类  / 51

    2.4　在ROS中创建库模块  / 56

    2.5　动作服务器和动作客户端介绍  / 61

    2.5.1　创建动作服务器包  / 62

    2.5.2　定义自定义动作服务器消息  / 62

    2.5.3　设计动作客户端  / 68

    2.5.4　运行示例代码  / 71

    2.6　参数服务器介绍  / 80

    2.7　小结  / 84

    第二部分　ROS中的仿真和可视化  / 85

    第3章　ROS中的仿真  / 86

    3.1　简单的2维机器人仿真器  / 86

    3.2　动力学仿真建模  / 93

    3.3　统一的机器人描述格式  / 95

    3.3.1　运动学模型  / 95

    3.3.2　视觉模型  / 98

    3.3.3　动力学模型  / 99

    3.3.4　碰撞模型  / 102

    3.4　Gazebo介绍  / 104

    3.5　最小关节控制器  / 112

    3.6　使用Gazebo插件进行关节伺服控制  / 118

    3.7　构建移动机器人模型  / 124

    3.8　仿真移动机器人模型  / 132

    3.9　组合机器人模型  / 136

    3.10　小结  / 139

    第4章　ROS中的坐标变换  / 141

    4.1　ROS中的坐标变换简介  / 141

    4.2　转换侦听器  / 149

    4.3　使用Eigen库  / 156

    4.4　转换ROS数据类型  / 161

    4.5　小结  / 163

    第5章　ROS中的感知与可视化  / 164

    5.1　rviz中的标记物和交互式标记物  / 168

    5.1.1　rviz中的标记物  / 168

    5.1.2　三轴显示示例  / 172

    5.1.3　rviz中的交互式标记物  / 176

    5.2　在rviz中显示传感器值  / 183

    5.2.1　仿真和显示激光雷达  / 183

    5.2.2　仿真和显示彩色相机数据  / 189

    5.2.3　仿真和显示深度相机数据  / 193

    5.2.4　rviz中点的选择  / 198

    5.3　小结  / 201

    第三部分　ROS中的感知处理  / 203

    第6章　在ROS中使用相机  / 204

    6.1　相机坐标系下的投影变换  / 204

    6.2　内置相机标定  / 206

    6.3　标定立体相机内参  / 211

    6.4　在ROS中使用OpenCV  / 217

    6.4.1　OpenCV示例：寻找彩色像素  / 218

    6.4.2　OpenCV示例：查找边缘  / 223

    6.5　小结  / 224

    第7章　深度图像与点云信息  / 225

    7.1　从扫描LIDAR中获取深度信息  / 225

    7.2　立体相机的深度信息  / 230

    7.3　深度相机  / 236

    7.4　小结  / 237

    第8章　点云数据处理  / 238

    8.1　简单的点云显示节点  / 238

    8.2　从磁盘加载和显示点云图像  / 244

    8.3　将发布的点云图像保存到磁盘  / 246

    8.4　用PCL方法解释点云图像  / 248

    8.5　物体查找器  / 257

    8.6　小结  / 261

    第四部分　ROS中的移动机器人  / 263

    第9章　移动机器人的运动控制  / 264

    9.1　生成期望状态  / 264

    9.1.1　从路径到轨迹  / 264

    9.1.2　轨迹构建器库  / 268

    9.1.3　开环控制  / 273

    9.1.4　发布期望状态  / 274

    9.2　机器人状态估计  / 282

    9.2.1　从Gazebo获得模型状态  / 282

    9.2.2　里程计  / 286

    9.2.3　混合里程计、GPS和惯性传感器  / 292

    9.2.4　混合里程计和LIDAR  / 297

    9.3　差分驱动转向算法  / 302

    9.3.1　机器人运动模型  / 303

    9.3.2　线性机器人的线性转向  / 304

    9.3.3　非线性机器人的线性转向  / 306

    9.3.4　非线性机器人的非线性转向  / 308

    9.3.5　仿真非线性转向算法  / 309

    9.4　相对于地图坐标系的转向  / 312

    9.5　小结  / 317

    第10章　移动机器人导航  / 318

    10.1　构建地图  / 318

    10.2　路径规划  / 323

    10.3　move_base客户端示例  / 328

    10.4　修改导航栈  / 331

    10.5　小结  / 335

    第五部分　ROS中的机械臂  / 337

    第11章　底层控制  / 338

    11.1　单自由度移动关节机器人模型  / 338

    11.2　位置控制器示例  / 339

    11.3　速度控制器示例  / 342

    11.4　力控制器示例  / 344

    11.5　机械臂的轨迹消息  / 349

    11.6　7自由度臂的轨迹插值动作服务器  / 353

    11.7　小结  / 354

    第12章　机械臂运动学  / 355

    12.1　正向运动学  / 356

    12.2　逆向运动学  / 360

    12.3　小结  / 365

    第13章　手臂运动规划  / 366

    13.1　笛卡儿运动规划  / 36
  • 内容简介:
    本书共分为六部分。*部分介绍了如何编写ROS节点和ROS工具，也覆盖了消息、类和服务器。第二部分是用ROS进行模拟和可视化，其中包括坐标转换。第三部分讨论了ROS的感知过程。第四部分介绍了ROS中的移动机器人控制和导航。第五部分介绍了ROS机器人臂的相关知识。第六部分涉及系统集成和更高级别的控制，包括基于感知的移动操作。
  • 目录:
    译者序

    前言

    第一部分　ROS基础  / 1

    第1章　概述：ROS工具和节点  / 2

    1.1　ROS基础概念  / 2

    1.2　编写ROS节点  / 5

    1.2.1　创建ROS程序包  / 5

    1.2.2　编写一个最小的ROS发布器  / 8

    1.2.3　编译ROS节点  / 11

    1.2.4　运行ROS节点  / 12

    1.2.5　检查运行中的最小发布器节点  / 13

    1.2.6　规划节点时间  / 15

    1.2.7　编写一个最小ROS订阅器  / 17

    1.2.8　编译和运行最小订阅器  / 19

    1.2.9　总结最小订阅器和发布器节点  / 21

    1.3　更多的ROS工具：catkin_simple、roslaunch、rqt_console和rosbag  / 21

    1.3.1　用catkin_simple简化CMakeLists.txt  / 21

    1.3.2　自动启动多个节点  / 23

    1.3.3　在ROS控制台观察输出  / 25

    1.3.4　使用rosbag记录并回放数据  / 26

    1.4　最小仿真器和控制器示例  / 28

    1.5　小结  / 32

    第2章　消息、类和服务器  / 33

    2.1　定义自定义消息  / 33

    2.1.1　定义一条自定义消息  / 34

    2.1.2　定义一条变长的消息  / 38

    2.2　ROS服务介绍  / 43

    2.2.1　服务消息  / 43

    2.2.2　ROS服务节点  / 45

    2.2.3　与ROS服务手动交互  / 47

    2.2.4　ROS服务客户端示例  / 48

    2.2.5　运行服务和客户端示例  / 50

    2.3　在ROS中使用C  类  / 51

    2.4　在ROS中创建库模块  / 56

    2.5　动作服务器和动作客户端介绍  / 61

    2.5.1　创建动作服务器包  / 62

    2.5.2　定义自定义动作服务器消息  / 62

    2.5.3　设计动作客户端  / 68

    2.5.4　运行示例代码  / 71

    2.6　参数服务器介绍  / 80

    2.7　小结  / 84

    第二部分　ROS中的仿真和可视化  / 85

    第3章　ROS中的仿真  / 86

    3.1　简单的2维机器人仿真器  / 86

    3.2　动力学仿真建模  / 93

    3.3　统一的机器人描述格式  / 95

    3.3.1　运动学模型  / 95

    3.3.2　视觉模型  / 98

    3.3.3　动力学模型  / 99

    3.3.4　碰撞模型  / 102

    3.4　Gazebo介绍  / 104

    3.5　最小关节控制器  / 112

    3.6　使用Gazebo插件进行关节伺服控制  / 118

    3.7　构建移动机器人模型  / 124

    3.8　仿真移动机器人模型  / 132

    3.9　组合机器人模型  / 136

    3.10　小结  / 139

    第4章　ROS中的坐标变换  / 141

    4.1　ROS中的坐标变换简介  / 141

    4.2　转换侦听器  / 149

    4.3　使用Eigen库  / 156

    4.4　转换ROS数据类型  / 161

    4.5　小结  / 163

    第5章　ROS中的感知与可视化  / 164

    5.1　rviz中的标记物和交互式标记物  / 168

    5.1.1　rviz中的标记物  / 168

    5.1.2　三轴显示示例  / 172

    5.1.3　rviz中的交互式标记物  / 176

    5.2　在rviz中显示传感器值  / 183

    5.2.1　仿真和显示激光雷达  / 183

    5.2.2　仿真和显示彩色相机数据  / 189

    5.2.3　仿真和显示深度相机数据  / 193

    5.2.4　rviz中点的选择  / 198

    5.3　小结  / 201

    第三部分　ROS中的感知处理  / 203

    第6章　在ROS中使用相机  / 204

    6.1　相机坐标系下的投影变换  / 204

    6.2　内置相机标定  / 206

    6.3　标定立体相机内参  / 211

    6.4　在ROS中使用OpenCV  / 217

    6.4.1　OpenCV示例：寻找彩色像素  / 218

    6.4.2　OpenCV示例：查找边缘  / 223

    6.5　小结  / 224

    第7章　深度图像与点云信息  / 225

    7.1　从扫描LIDAR中获取深度信息  / 225

    7.2　立体相机的深度信息  / 230

    7.3　深度相机  / 236

    7.4　小结  / 237

    第8章　点云数据处理  / 238

    8.1　简单的点云显示节点  / 238

    8.2　从磁盘加载和显示点云图像  / 244

    8.3　将发布的点云图像保存到磁盘  / 246

    8.4　用PCL方法解释点云图像  / 248

    8.5　物体查找器  / 257

    8.6　小结  / 261

    第四部分　ROS中的移动机器人  / 263

    第9章　移动机器人的运动控制  / 264

    9.1　生成期望状态  / 264

    9.1.1　从路径到轨迹  / 264

    9.1.2　轨迹构建器库  / 268

    9.1.3　开环控制  / 273

    9.1.4　发布期望状态  / 274

    9.2　机器人状态估计  / 282

    9.2.1　从Gazebo获得模型状态  / 282

    9.2.2　里程计  / 286

    9.2.3　混合里程计、GPS和惯性传感器  / 292

    9.2.4　混合里程计和LIDAR  / 297

    9.3　差分驱动转向算法  / 302

    9.3.1　机器人运动模型  / 303

    9.3.2　线性机器人的线性转向  / 304

    9.3.3　非线性机器人的线性转向  / 306

    9.3.4　非线性机器人的非线性转向  / 308

    9.3.5　仿真非线性转向算法  / 309

    9.4　相对于地图坐标系的转向  / 312

    9.5　小结  / 317

    第10章　移动机器人导航  / 318

    10.1　构建地图  / 318

    10.2　路径规划  / 323

    10.3　move_base客户端示例  / 328

    10.4　修改导航栈  / 331

    10.5　小结  / 335

    第五部分　ROS中的机械臂  / 337

    第11章　底层控制  / 338

    11.1　单自由度移动关节机器人模型  / 338

    11.2　位置控制器示例  / 339

    11.3　速度控制器示例  / 342

    11.4　力控制器示例  / 344

    11.5　机械臂的轨迹消息  / 349

    11.6　7自由度臂的轨迹插值动作服务器  / 353

    11.7　小结  / 354

    第12章　机械臂运动学  / 355

    12.1　正向运动学  / 356

    12.2　逆向运动学  / 360

    12.3　小结  / 365

    第13章　手臂运动规划  / 366

    13.1　笛卡儿运动规划  / 36
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