ROS 機器人開發項目教程 (微課視頻版)

 

 

第1章ROS概述

 

1.1ROS簡介

 

1.1.1什麼是ROS

 

1.1.2ROS的起源與發展

 

1.1.3ROS的設計目標

 

1.2ROS安裝步驟

 

1.2.1ROS版本選擇

 

1.2.2安裝ROS

 

1.3ROS開發環境搭建

 

1.3.1安裝終端

 

1.3.2安裝VS Code

 

1.3.3其他IDE

 

本章小結

 

習題

 

第2章ROS架構

 

2.1ROS架構設計

 

2.2ROS文件系統

 

2.2.1Catkin編譯系統

 

2.2.2Catkin工作原理

 

2.2.3使用catkin_make進行編譯

 

2.2.4Catkin工作空間

 

2.2.5package軟件包

 

2.2.6CMakeLists.txt文件

 

2.2.7package.xml文件

 

2.2.8Metapackage

 

2.2.9其他常見文件類型

 

2.3ROS計算圖

 

2.3.1計算圖簡介

 

2.3.2計算圖安裝

 

2.3.3計算圖演示

 

本章小結

 

習題

 

實驗

 

 

 

 

 

 

 

第3章ROS通信機制

 

3.1Node和Master

 

3.1.1node

 

3.1.2master

 

3.1.3啟動master與node

 

3.1.4rosnode命令

 

3.2話題通信機制

 

3.2.1話題通信理論模型

 

3.2.2話題創建示例(C++版)

 

3.2.3話題創建示例(Python版)

 

3.2.4自定義msg話題通信示例

 

3.2.5自定義msg話題消息調用(C++版)

 

3.2.6自定義msg話題消息調用(Python版)

 

3.3常見的消息類型

 

3.4服務通信機制

 

3.4.1服務通信的理論模型

 

3.4.2服務通信機制示例(C++版)

 

3.4.3服務通信機制示例(Python版)

 

3.4.4自定義srv服務數據

 

3.4.5自定義srv服務通信調用(C++版)

 

3.4.6自定義srv服務通信調用(Python版)

 

3.5常見的服務通信

 

3.6參數服務器

 

3.6.1命令行參數設置

 

3.6.2launch文件內讀寫參數

 

3.6.3節點源碼內讀寫參數

 

3.7通信機制比較

 

本章小結

 

習題

 

實驗

 

第4章ROS運行管理

 

4.1ROS節點運行管理

 

4.1.1launch文件標簽之launch

 

4.1.2launch文件標簽之node

 

4.1.3launch文件標簽之include

 

4.1.4launch文件標簽之remap

 

4.1.5launch文件標簽之param

 

4.1.6launch文件標簽之rosparam

 

4.1.7launch文件標簽之arg

 

4.1.8launch文件標簽之group

 

4.2ROS工作空間覆蓋

 

4.3ROS節點重名

 

4.3.1rosrun設置命名空間與重映射

 

4.3.2launch文件設置命名空間與重映射

 

4.3.3編碼設置命名空間與重映射

 

4.4ROS話題名稱設置

 

4.4.1rosrun設置話題重映射

 

4.4.2launch文件設置話題重映射

 

4.4.3編碼設置話題名稱

 

4.5ROS參數名稱設置

 

4.5.1rosrun設置參數

 

4.5.2launch文件設置參數

 

4.5.3編碼設置參數

 

4.6launch文件綜合案例

 

4.7ROS主從機通信配置

 

本章小結

 

習題

 

實驗

 

第5章ROS常用組件工具

 

5.1TF坐標變換

 

5.1.1TF功能包

 

5.1.2TF消息

 

5.1.3TF與TF2

 

5.1.4靜態坐標變換

 

5.1.5動態坐標變換

 

5.1.6多坐標變換

 

5.1.7TF相關工具命令

 

5.2Gazebo

 

5.2.1Gazebo簡介

 

5.2.2模擬的意義

 

5.3RViz

 

5.4rosbag錄制與回放數據

 

5.4.1rosbag簡介

 

5.4.2rosbag命令

 

5.4.3錄制數據

 

5.4.4檢查並回放數據

 

5.4.5錄制數據子集

 

5.5rqt工具箱

 

5.5.1rqt的安裝、啟動與使用

 

5.5.2rqt相關的命令

 

5.6rosbridge

 

本章小結

 

習題

 

實驗

 

第6章智能機器人模擬設計

 

6.1模擬概述

 

6.2URDF概述

 

6.2.1URDF語法詳解之robot標簽

 

6.2.2URDF語法詳解之link標簽

 

6.2.3URDF語法詳解之joint標簽

 

6.2.4URDF機器人模型案例

 

6.2.5URDF工具

 

6.3改進URDF模型

 

6.3.1添加物理屬性和碰撞屬性

 

6.3.2URDF優化——Xacro

 

6.3.3Xacro語法解釋

 

6.3.4Xacro示例

 

6.4添加傳感器模型

 

6.5基於Arbotix在RViz中運動模擬 

 

6.5.1安裝Arbotix

 

6.5.2配置Arbotix控制器

 

6.5.3運行模擬環境

 

6.6URDF集成Gazebo模擬

 

6.6.1為機器人模型添加Gazebo屬性

 

6.6.2URDF集成Gazebo的基本流程

 

6.6.3URDF集成Gazebo的相關設置

 

6.6.4URDF集成Gazebo案例實操

 

6.6.5搭建Gazebo模擬環境

 

6.7URDF、RViz和Gazebo綜合應用

 

6.7.1機器人運動控制及裏程計信息顯示

 

6.7.2激光雷達模擬

 

6.7.3攝像頭模擬

 

6.7.4Kinect傳感器模擬

 

本章小結

 

習題

 

實驗

 

第7章智能機器人系統設計

 

7.1智能機器人的組成

 

7.2智能機器人系統搭建

 

7.2.1控制原理

 

7.2.2上位機和單片機通信方案

 

7.2.3執行機構的實現

 

7.2.4驅動系統的實現

 

7.2.5智能機器人底盤實現

 

7.2.6基於樹莓派的控制系統實現

 

7.2.7NoMachine遠程連接

 

7.2.8安裝ros_arduino_bridge

 

7.2.9ROS無線手柄

 

7.3智能機器人系統設計——傳感器

 

7.3.1激光雷達傳感器

 

7.3.2相機

 

7.4傳感器集成

 

本章小結

 

習題

 

實驗

 

第8章智能機器人SLAM與自主導航

 

8.1SLAM建圖和導航模擬

 

8.1.1SLAM建圖模擬

 

8.1.2Navigation導航模擬

 

8.2真實智能機器人SLAM與自主導航

 

本章小結

 

習題

 

實驗

 

參考文獻