ROS 機器人編程與 SLAM 算法解析指南

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ROS 機器人編程與 SLAM 算法解析指南

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內容描述

目前ROS（Robot Operating System）正逐步成為機器人開發領域的主要工具平臺，同時SLAM技術也日益成為機器人應用領域的研究熱點。本書主要講解ROS編程與SLAM算法，並介紹 ROS 與機器人模擬軟件V-rep的結合應用。書中各章節所涉及的代碼均有對應的源代碼，可供讀者下載，便於調試與應用。

目錄大綱

第1章ROS簡介1
1．1 ROS概述2
1．2 Ubuntu系統3
1．2．1 Ubuntu系統的安裝3
1．2．2樹莓派安裝Ubuntu 10
1．3 ROS的安裝11
1．4常用的操作命令13
1．4．1 Ubuntu系統的常用命令13
1．4．2常用的ROS操作命令14

第2章ROS基礎15
2．1開發工具IDE 16
2．1．1 RoboWare Studio的安裝16
2 ．1．2卸載17
2．1．3使用18
2．2節點22
2．2．1發布端23
2．2．2接收端24
2．2．3 CMakeLists．txt文件24
2．2．4測試25
2．3消息26
2．3．1自定義消息26
2．3．2編寫自定義消息發布端27
2．3．3編寫自定義消息接收端28
2． 3．4 CMakeLists．txt文件29
2．3．5測試30
2．4服務31
2．4．1服務通信31
2．4．2自定義srv 31
2．4．3創建服務器32
2．4．4創建客戶端33
2．4．5 CMakeLists．txt文件34
2．4．6測試35
2．5參數36
2．5．1編寫參數設置獲取節點36
2．5．2 CMakeLists．txt文件39
2．5．3測試39
2．6動態參數設置41
2．6．1創建cfg文件41
2．6．2創建動態參數設置可執行文件42
2．6．3 CMakeLists．txt文件43
2．6．4測試44
2．7 ROS類編程思想45
2．7．1創建類頭文件45
2．7．2創建類應用可執行文件47
2．7．3 CMakeLists．txt文件49
2．7．4測試50

第3章調試及仿真工具52
3．1 Rviz 53
3．2 Gazebo 56
3．2．1安裝與更新57
3．2．2 Gazebo環境58
3．2．3選項卡與工具條59
3．2．4模擬場景組成元素62
3．2．5搭建簡單機器人模型64
3．3 rqt的調試72
3．4 rosbag的使用76
3．5 rosbridge的開發78
3．5 ．1 rosbridge_suite的安裝78
3．5．2測試html通信79

第4章TF簡介及應用87
4．1 TF包概述88
4．2 TF包的簡單使用88
4．3編寫TF發布與接收程序93

第5章SLAM簡介及應用100
5．1 SLAM概述101
5．2 gmapping建圖功能應用102
5．3 ROS gmapping功能包解讀103
5．4 openslam源碼解讀108
5．5 ROS建圖實戰119
5．5．1 ROS地圖發布119
5 ．5．2 TF坐標變換發布124
5．5．3模擬激光數據126
5．5．4建圖129
5．5．5建圖測試138

第6章ROS navigation及算法簡介140
6．1 ROS navigation stack概述141
6．2 move_base的配置142
6．3 navigation源碼解讀150
6．4 A-Star算法原理與實現155
6．5 dwa算法166

第7章基於V-rep的ROS開發176
7．1 V-rep機器人仿真軟件概述177
7．1．1 V-rep與Gazebo的區別178
7．1．2 V-rep與ROS通信機制178
7．2 V-rep安裝與ROS配置179
7．2．1環境要求179
7．2．2 V-rep的安裝179
7．2．3配置RosInterface 180
7．3運行V-rep自帶ROS控制場景182
7．3．1熟悉V-rep基本操作182
7．3．2運行ROS控制場景183
7．3．3 ROS發送數據到V-rep 185
7．4 V-rep環境搭建與ROS控制開發190
7 ．4．1 V-rep環境搭建190
7．4．2激光雷達ROS參數配置199
7．5 V-rep與ROS聯合仿真實驗201
7．5．1 gmapping建圖測試201
7．5．2導航測試204

作者介紹

主編：陶滿禮，碩士，畢業於東北大學機械工程與自動化學院機械電子工程專業。曾先後在瀋陽新松機器人自動化股份有限公司服務機器人事業部擔任軟件工程師，在北京天下宏圖空間信息技術有限公司擔任視覺算法工程師。主要研究方向為機器人激光SLAM與Navigation路徑規划算法研究、三維點雲及深度學習在物體識別與定位領域的應用。

參編：
夏麗娟，東北大學工商管理學院企業管理專業碩士，遼寧大學商學院企業管理專業學士。主要研究方向為綠色供應鏈管理、複雜網絡研究、項目管理、供應鏈系統的數學建模及算例分析應用。
張志飛，碩士，畢業於東北大學機械工程與自動化學院，瀋陽新松機器人自動化股份有限公司智能交通事業部工程師。主要從事機器人產品開發及ROS相關研究，包括Delta並聯機器人無傳感器力位混合控制及輪式掛軌巡檢機器人等產品的研發。
夏文傑，學士，畢業於中國民航大學，主要從事互聯網軟件產品研發工作，包括產品定義、方案輸出、過程管控及持續更新迭代，熟悉人工智能在智慧零售領域的應用，對人工智能在零售領域的應用具有豐富的實戰經驗。