(特价书)ROS机器人程序设计（原书第2版）
国内权威ROS机器人程序设计译著的最新版，易科机器人实验室倾情推荐。本书是入门机器人操作系统的一站式指南，从零开始，帮助读者快速通过ROS系统完成小型机器人系统的开发和编程工作
基本信息
- 作者： （西）恩里克·费尔南德斯（Enrique Fernández）
- 译者： 刘锦涛
- 丛书名： 机器人设计与制作系列
- 出版社：机械工业出版社
- ISBN：9787111551058
- 上架时间：2017-9-18
- 出版日期：2016 年11月
- 开本：16开
- 版次：1-1
- 所属分类：计算机 > 人工智能 > 智能机器人
内容简介
作译者
About the Authors 作者简介Enrique Fernández在拉斯帕尔马斯大学获得计算机工程博士学位，目前是Clearpath Robotics公司高级机器人工程师。2009年他完成了关于SLAM的硕士学位论文。2013年他的博士论文解决了自主水下滑翔器（AUG）的路径规划问题。那段时间，他还研究了计算机视觉、人工智能以及其他机器人学课题，例如赫罗纳大学的CIRS/ViCOROB研究实验室AUV的惯性导航系统和视觉SLAM。他在2012年参加了欧洲学生自主水下航行器设计挑战赛（Student Autonomous Underwater Challenge-Europe，SAUC-E）并获奖，在2013年作为合作者参与了SAUC-E。
获得博士学位后，Enrique作为高级机器人工程师在2013年6月加入PAL Robotics公司的自主导航部门。在那里，他开发了用于REEM、REEM-C和移动机器人以及相关项目的软件，如使用ROS框架的Stockbot。他的研究方向包括运动规划（路径规划和移动机器人控制）、机器人定位和SLAM。在2015年，他作为高级自主系统开发人员加盟Clearpath Robotics公司的自主系统部门从事SLAM相关工作。
在学术方面，Enrique发表了多篇会议论文，其中两篇于2011年发表在《International Conference of Robotics and Automation》（ICRA）上。他是Packt Publishing出版的第1版《ROS机器人程序设计》和其他一些书部分章节的作者。他的硕士学位论文是关于室内机器人的FastSLAM算法，此机器人装备了SICK激光扫描仪以及Pioneer差动平台的轮式里程计。他的博士学位论文是关于AUG的路径规划算法和工具。他还拥有电子和嵌入式系统（如PC104和Arduino）的开发经验。他的研究背景包括SLAM、计算机视觉、路径规划、优化、机器人学和人工智能。
我要感谢这本书的合著者，感谢他们为完成这本书所付出的努力以及提供了无数示例的代码。我还要感谢博士论文期间大学智能系统和计算工程研究所（University Institute of Intelligent Systems and Computational Engineering，SIANI）和水下机器人研究中心（Center of Underwater Robotics Research，CIRS/ViCOROB）的研究小组成员。我也要感谢在PAL机器人公司的同事，在那里我学到很多关于ROS、机器人运动以及仿人双足机器人的知识，不仅有软件，还有电子和硬件设计。后，我要感谢我的家人和朋友的帮助与支持。
Luis Sánchez Crespo在拉斯帕尔马斯大学获得了电子与电信工程的双硕士学位。他曾在技术开发和创新研究所（IDETIC）、加那利群岛海洋平台（PLOCAN）和应用微电子研究所（IUMA）与不同的研究小组合作，进行超分辨率算法成像研究。
他的专业兴趣包括应用于机器人系统的计算机视觉、信号处理和电子设计。因此，他加入了AVORA团队，这批年轻的工程师和学生从零开始从事自主水下航行器（AUV）的开发工作。在这个项目中，Luis开始开发声学和计算机视觉系统，用于提取不同传感器的信息，例如水听器、声呐和摄像头。
依托海洋技术的强大背景，Luis与人合作创办了一家新的初创公司Subsea Mechatronics，致力于为水下环境开发遥控操作和自主航行器。
下面是海洋技术工程师和企业家（LPA Fabrika：Gran Canaria Maker Space的联合创始人和制造商）Dario Sosa Cabrera对Luis的评价：
“他很热情，是一个多学科的工程师。他对工作负责。他可以自我管理，并承担一个团队领导者的责任，如在SAUC-E竞赛中领导了AVORA团队。他在电子和电信领域的背景让其具备从信号处理和软件到电子设计和制造的广泛专业知识。”
Luis作为技术审校者参与了Packt Publishing出版的第1版《ROS机器人程序设计》的相关工作。
首先，我要感谢Aaron、Anil以及Enrique邀请我参与编写这本书。和他们一起工作非常快乐。同时，我也要感谢水下机电团队关于重型水下机器人的丰富经验，这些年我们一起成长。我必须提到LPA Fabrika：Gran Canaria Maker Space，他们备课和讲授教育机器人及技术项目极富热情，与他们共享工作环境也非常令人激动。
后，我要感谢我的家人和女朋友对我参与的每个项目的大力支持和鼓励。
Anil Mahtani是一名从事水下机器人工作5年的计算机科学家。他在该领域工作是在完成硕士论文期间为低成本ROV开发软件架构。在此期间，他也成为AVORA的团队领导者和主要开发人员，这个团队的高校学生设计和开发了一个自主水下航行器并参加了2012年的SAUC-E。同年，他完成了论文并获得了拉斯帕尔马斯大学的计算机科学硕士学位。此后不久，他成为SeeByte公司的软件工程师，这家公司是水下系统智能软件解决方案的全球领导者。
在SeeByte公司工作期间，Anil参与了军方、石油和天然气公司的一些半自主和自主水下系统的核心开发。在这些项目中，他积极参与自主系统开发、分布式软件体系结构设计和底层软件开发，同时也为前视声呐图像提供计算机视觉解决方案。他还获得了项目经理职位，管理一个开发和维护内核C++库的工程师团队。
他的专业兴趣主要包括软件工程、算法、分布式系统、网络和操作系统。Anil在机器人方向主要负责提供高效和健壮的软件解决方案，不仅解决当前存在的问题，还预见未来的问题或可能的改进。鉴于他的经验，他在计算机视觉、机器学习和控制问题上也有独特的见解。Anil对DIY和电子学有兴趣，并且开发了一些Arduino库回馈社区。
首先，我要感谢我的家人和朋友的支持，他们总是在我需要的时候帮助我。我也要感谢我的同事和朋友David Rubio Vidal、Emilio Miguelá?ez Martín和John Brydon给我大的支持，他们以专业的方式教我很多知识。我还要感谢我在SeeByte和AVORA团队的同事，这些年从他们那里学习并经历很多。后，我要特别感谢Jorge Cabrera Gámez，他的指导和建议成就了我自己从未想象到的职业生涯。
Aaron Martinez是数字化制造领域的电脑工程师、企业家和专家。他于2010年在拉斯帕尔马斯大学的Instituto Universitario de Cienciasy Tecnologias Ciberneticas（IUCTC）完成硕士论文。他在远程监控领域使用沉浸式设备和机器人平台准备硕士论文。得到学位后，他参加了在奥地利林茨开普勒大学研究所的机器人学实习计划。在实习期间，他作为团队的一员使用ROS和导航包集进行移动平台开发。之后，他参与了有关机器人的项目，其中一个是拉斯帕尔马斯大学的AVORA项目。在这个项目中，他参与自主水下航行器制作，并参与意大利的SAUC-E。2012年，他负责维护这个项目；2013年，他帮助从ROS向机器人平台移植导航包集和其他算法。
近，Aaron与人共同创立了一家名为SubSeaMechatronics SL的公司。这家公司从事与水下机器人和遥控系统相关的项目，还设计和制造水下传感器。公司的主要目标是开发用于研发原型和重型机械手的定制解决方案。
Aaron有许多领域的经验，比如编程、机器人、机电一体化、数字化制造以及Arduino、BeagleBone、服务器和激光雷达等设备。如今，他在SubSeaMechatronics SL公司从事水下和空中环境的机器人平台设计。
我要感谢我的女朋友，她在我写这本书时给我支持以及给我继续成长的动力。我还要感谢Donato Monopoli（加那利群岛技术研究所（ITC）生物医学工程部门的主管），以及ITC所有的工作人员，感谢他们使我懂得数字制造、机械以及组织工程，我在此度过了生命中美好的时光。
获得博士学位后，Enrique作为高级机器人工程师在2013年6月加入PAL Robotics公司的自主导航部门。在那里，他开发了用于REEM、REEM-C和移动机器人以及相关项目的软件，如使用ROS框架的Stockbot。他的研究方向包括运动规划（路径规划和移动机器人控制）、机器人定位和SLAM。在2015年，他作为高级自主系统开发人员加盟Clearpath Robotics公司的自主系统部门从事SLAM相关工作。
在学术方面，Enrique发表了多篇会议论文，其中两篇于2011年发表在《International Conference of Robotics and Automation》（ICRA）上。他是Packt Publishing出版的第1版《ROS机器人程序设计》和其他一些书部分章节的作者。他的硕士学位论文是关于室内机器人的FastSLAM算法，此机器人装备了SICK激光扫描仪以及Pioneer差动平台的轮式里程计。他的博士学位论文是关于AUG的路径规划算法和工具。他还拥有电子和嵌入式系统（如PC104和Arduino）的开发经验。他的研究背景包括SLAM、计算机视觉、路径规划、优化、机器人学和人工智能。
我要感谢这本书的合著者，感谢他们为完成这本书所付出的努力以及提供了无数示例的代码。我还要感谢博士论文期间大学智能系统和计算工程研究所（University Institute of Intelligent Systems and Computational Engineering，SIANI）和水下机器人研究中心（Center of Underwater Robotics Research，CIRS/ViCOROB）的研究小组成员。我也要感谢在PAL机器人公司的同事，在那里我学到很多关于ROS、机器人运动以及仿人双足机器人的知识，不仅有软件，还有电子和硬件设计。后，我要感谢我的家人和朋友的帮助与支持。
Luis Sánchez Crespo在拉斯帕尔马斯大学获得了电子与电信工程的双硕士学位。他曾在技术开发和创新研究所（IDETIC）、加那利群岛海洋平台（PLOCAN）和应用微电子研究所（IUMA）与不同的研究小组合作，进行超分辨率算法成像研究。
他的专业兴趣包括应用于机器人系统的计算机视觉、信号处理和电子设计。因此，他加入了AVORA团队，这批年轻的工程师和学生从零开始从事自主水下航行器（AUV）的开发工作。在这个项目中，Luis开始开发声学和计算机视觉系统，用于提取不同传感器的信息，例如水听器、声呐和摄像头。
依托海洋技术的强大背景，Luis与人合作创办了一家新的初创公司Subsea Mechatronics，致力于为水下环境开发遥控操作和自主航行器。
下面是海洋技术工程师和企业家（LPA Fabrika：Gran Canaria Maker Space的联合创始人和制造商）Dario Sosa Cabrera对Luis的评价：
“他很热情，是一个多学科的工程师。他对工作负责。他可以自我管理，并承担一个团队领导者的责任，如在SAUC-E竞赛中领导了AVORA团队。他在电子和电信领域的背景让其具备从信号处理和软件到电子设计和制造的广泛专业知识。”
Luis作为技术审校者参与了Packt Publishing出版的第1版《ROS机器人程序设计》的相关工作。
首先，我要感谢Aaron、Anil以及Enrique邀请我参与编写这本书。和他们一起工作非常快乐。同时，我也要感谢水下机电团队关于重型水下机器人的丰富经验，这些年我们一起成长。我必须提到LPA Fabrika：Gran Canaria Maker Space，他们备课和讲授教育机器人及技术项目极富热情，与他们共享工作环境也非常令人激动。
后，我要感谢我的家人和女朋友对我参与的每个项目的大力支持和鼓励。
Anil Mahtani是一名从事水下机器人工作5年的计算机科学家。他在该领域工作是在完成硕士论文期间为低成本ROV开发软件架构。在此期间，他也成为AVORA的团队领导者和主要开发人员，这个团队的高校学生设计和开发了一个自主水下航行器并参加了2012年的SAUC-E。同年，他完成了论文并获得了拉斯帕尔马斯大学的计算机科学硕士学位。此后不久，他成为SeeByte公司的软件工程师，这家公司是水下系统智能软件解决方案的全球领导者。
在SeeByte公司工作期间，Anil参与了军方、石油和天然气公司的一些半自主和自主水下系统的核心开发。在这些项目中，他积极参与自主系统开发、分布式软件体系结构设计和底层软件开发，同时也为前视声呐图像提供计算机视觉解决方案。他还获得了项目经理职位，管理一个开发和维护内核C++库的工程师团队。
他的专业兴趣主要包括软件工程、算法、分布式系统、网络和操作系统。Anil在机器人方向主要负责提供高效和健壮的软件解决方案，不仅解决当前存在的问题，还预见未来的问题或可能的改进。鉴于他的经验，他在计算机视觉、机器学习和控制问题上也有独特的见解。Anil对DIY和电子学有兴趣，并且开发了一些Arduino库回馈社区。
首先，我要感谢我的家人和朋友的支持，他们总是在我需要的时候帮助我。我也要感谢我的同事和朋友David Rubio Vidal、Emilio Miguelá?ez Martín和John Brydon给我大的支持，他们以专业的方式教我很多知识。我还要感谢我在SeeByte和AVORA团队的同事，这些年从他们那里学习并经历很多。后，我要特别感谢Jorge Cabrera Gámez，他的指导和建议成就了我自己从未想象到的职业生涯。
Aaron Martinez是数字化制造领域的电脑工程师、企业家和专家。他于2010年在拉斯帕尔马斯大学的Instituto Universitario de Cienciasy Tecnologias Ciberneticas（IUCTC）完成硕士论文。他在远程监控领域使用沉浸式设备和机器人平台准备硕士论文。得到学位后，他参加了在奥地利林茨开普勒大学研究所的机器人学实习计划。在实习期间，他作为团队的一员使用ROS和导航包集进行移动平台开发。之后，他参与了有关机器人的项目，其中一个是拉斯帕尔马斯大学的AVORA项目。在这个项目中，他参与自主水下航行器制作，并参与意大利的SAUC-E。2012年，他负责维护这个项目；2013年，他帮助从ROS向机器人平台移植导航包集和其他算法。
近，Aaron与人共同创立了一家名为SubSeaMechatronics SL的公司。这家公司从事与水下机器人和遥控系统相关的项目，还设计和制造水下传感器。公司的主要目标是开发用于研发原型和重型机械手的定制解决方案。
Aaron有许多领域的经验，比如编程、机器人、机电一体化、数字化制造以及Arduino、BeagleBone、服务器和激光雷达等设备。如今，他在SubSeaMechatronics SL公司从事水下和空中环境的机器人平台设计。
我要感谢我的女朋友，她在我写这本书时给我支持以及给我继续成长的动力。我还要感谢Donato Monopoli（加那利群岛技术研究所（ITC）生物医学工程部门的主管），以及ITC所有的工作人员，感谢他们使我懂得数字制造、机械以及组织工程，我在此度过了生命中美好的时光。
目录
推荐序一
推荐序二
译者序
前言
作者简介
审校者简介
第1章 ROS Hydro系统入门 1
1.1 PC安装教程 3
1.2 使用软件库安装ROS Hydro 3
1.2.1 配置Ubuntu软件库 4
1.2.2 添加软件库到sources.list文件中 4
1.2.3 设置密钥 5
1.2.4 安装ROS 5
1.2.5 初始化rosdep 6
1.2.6 配置环境 6
1.2.7 安装rosinstall 7
1.3 如何安装VirtualBox和Ubuntu 8
1.3.1 下载VirtualBox 8
1.3.2 创建虚拟机 8
1.4 在BeagleBone Black上安装ROS Hydro 11
推荐序二
译者序
前言
作者简介
审校者简介
第1章 ROS Hydro系统入门 1
1.1 PC安装教程 3
1.2 使用软件库安装ROS Hydro 3
1.2.1 配置Ubuntu软件库 4
1.2.2 添加软件库到sources.list文件中 4
1.2.3 设置密钥 5
1.2.4 安装ROS 5
1.2.5 初始化rosdep 6
1.2.6 配置环境 6
1.2.7 安装rosinstall 7
1.3 如何安装VirtualBox和Ubuntu 8
1.3.1 下载VirtualBox 8
1.3.2 创建虚拟机 8
1.4 在BeagleBone Black上安装ROS Hydro 11
前言
本书第2版概括性地介绍了ROS系统的各种工具。ROS是一个先进的机器人操作系统框架，现今已有数百个研究团体和公司将其应用在机器人行业中。对于机器人技术的非专业人士来说，它也相对容易上手。在本书中，你将了解如何安装ROS，如何开始使用ROS的基本工具，以及最终如何应用先进的计算机视觉和导航工具。
在阅读本书的过程中无需使用任何特殊的设备。书中每一章都附带了一系列的源代码示例和教程，你可以在自己的计算机上运行。这是你唯一需要做的事情。
当然，我们还会告诉你如何使用硬件，这样你可以将你的算法应用到现实环境中。我们在选择设备时特意选择一些业余用户负担得起的设备，同时涵盖了在机器人研究中最典型的传感器或执行器。
最后，由于ROS系统的存在使得整个机器人具备在虚拟环境中工作的能力。你将学习如何创建自己的机器人并结合功能强大的导航功能包集。此外如果使用Gazebo仿真环境，你将能够在虚拟环境中运行一切。第2版在最后增加了一章，讲如何使用“Move it!”包控制机械臂执行抓取任务。读完本书后，你会发现已经可以使用ROS机器人进行工作了，并理解其背后的原理。
主要内容
第1章介绍安装ROS系统最简单的方法，以及如何在不同平台上安装ROS，本书使用的版本是ROS Hydro。这一章还会说明如何从Debian软件包安装或从源代码进行编译安装，以及在虚拟机和ARM CPU中安装。
第2章涉及ROS框架及相关的概念和工具。该章介绍节点、主题和服务，以及如何使用它们，还将通过一系列示例说明如何调试一个节点或利用可视化方法直观地查看通过主题发布的消息。
第3章进一步展示ROS强大的调试工具，以及通过对节点主题的图形化将节点间的通信数据可视化。ROS提供了一个日志记录API来轻松地诊断节点的问题。事实上，在使用过程中，我们会看到一些功能强大的图形化工具（如rqt_console和rqt_graph），以及可视化接口（如rqt_plot和rviz）。最后介绍如何使用rosbag和rqt_bag记录并回放消息。
第4章介绍ROS系统与真实世界如何连接。这一章介绍在ROS下使用的一些常见传感器和执行器，如激光雷达、伺服电动机、摄像头、RGB-D传感器、GPS等。此外，还会解释如何使用嵌入式系统与微控制器（例如非常流行的Arduino开发板）。
第5章介绍ROS对摄像头和计算机视觉任务的支持。首先使用FireWire和USB摄像头驱动程序将摄像头连接到计算机并采集图像。然后，你就可以使用ROS的标定工具标定你的摄像头。我们会详细介绍和说明什么是图像管道，学习如何使用集成了OpenCV的多个机器视觉API。最后，安装并使用一个视觉里程计软件。
第6章将展示如何在ROS节点中使用点云库。该章从基本功能入手，如读或写PCL数据片段以及发布或订阅这些消息所必需的转换。然后，将在不同节点间创建一个管道来处理3D数据，以及使用PCL进行缩减采样、过滤和搜索特征点。
第7章介绍在ROS系统中实现机器人的第一步是创建一个机器人模型，包括在Gazebo仿真环境中如何从头开始对一个机器人进行建模和仿真，并使其在仿真环境中运行。你也可以仿真摄像头和激光测距传感器，为后续学习如何使用ROS的导航功能包集和其他工具奠定基础。
第8章是两章关于ROS导航功能包集中的第1章。该章介绍如何对你的机器人进行使用导航功能包集所需的初始化配置。然后用几个例子对导航功能包集进行说明。
第9章延续第8章的内容，介绍如何使用导航功能包集使机器人有效地自主导航。该章介绍使用ROS的Gazebo仿真环境和rviz创建一个虚拟环境，在其中构建地图、定位机器人并用障碍回避做路径规划。
第10章讨论ROS中移动机器人机械臂的一个工具包。该章包含安装这个包所需要的文档，以及使用MoveIt!操作机械臂进行抓取、放置，简单的运动规划等任务的演示示例。
预备知识
我们写作本书的目的是让每位读者都可以完成本书的学习并运行示例代码。基本上，你只需要在计算机上安装一个Linux发行版。虽然每个Linux发行版应该都能使用，但还是建议你使用Ubuntu 12.04 LTS。这样你可以根据第1章的内容安装ROS Hydro。
对于ROS的这一版本，你将需要Ubuntu 14.04之前的版本，因为之后的版本已经不再支持Hydro了。
对于硬件要求，一般来说，任何台式计算机或笔记本电脑都满足。但是，最好使用独立显卡来运行Gazebo仿真环境。此外，如果有足够的外围接口将会更好，因为这样你可以连接几个传感器和执行器，包括摄像头和Arduino开发板。
你还需要Git（git-core Debian软件包），以便从本书提供的源代码中复制库。同样，你需要具备Bash命令行、GNU/Linux工具的基本知识和一些C/C++编程技巧。
在阅读本书的过程中无需使用任何特殊的设备。书中每一章都附带了一系列的源代码示例和教程，你可以在自己的计算机上运行。这是你唯一需要做的事情。
当然，我们还会告诉你如何使用硬件，这样你可以将你的算法应用到现实环境中。我们在选择设备时特意选择一些业余用户负担得起的设备，同时涵盖了在机器人研究中最典型的传感器或执行器。
最后，由于ROS系统的存在使得整个机器人具备在虚拟环境中工作的能力。你将学习如何创建自己的机器人并结合功能强大的导航功能包集。此外如果使用Gazebo仿真环境，你将能够在虚拟环境中运行一切。第2版在最后增加了一章，讲如何使用“Move it!”包控制机械臂执行抓取任务。读完本书后，你会发现已经可以使用ROS机器人进行工作了，并理解其背后的原理。
主要内容
第1章介绍安装ROS系统最简单的方法，以及如何在不同平台上安装ROS，本书使用的版本是ROS Hydro。这一章还会说明如何从Debian软件包安装或从源代码进行编译安装，以及在虚拟机和ARM CPU中安装。
第2章涉及ROS框架及相关的概念和工具。该章介绍节点、主题和服务，以及如何使用它们，还将通过一系列示例说明如何调试一个节点或利用可视化方法直观地查看通过主题发布的消息。
第3章进一步展示ROS强大的调试工具，以及通过对节点主题的图形化将节点间的通信数据可视化。ROS提供了一个日志记录API来轻松地诊断节点的问题。事实上，在使用过程中，我们会看到一些功能强大的图形化工具（如rqt_console和rqt_graph），以及可视化接口（如rqt_plot和rviz）。最后介绍如何使用rosbag和rqt_bag记录并回放消息。
第4章介绍ROS系统与真实世界如何连接。这一章介绍在ROS下使用的一些常见传感器和执行器，如激光雷达、伺服电动机、摄像头、RGB-D传感器、GPS等。此外，还会解释如何使用嵌入式系统与微控制器（例如非常流行的Arduino开发板）。
第5章介绍ROS对摄像头和计算机视觉任务的支持。首先使用FireWire和USB摄像头驱动程序将摄像头连接到计算机并采集图像。然后，你就可以使用ROS的标定工具标定你的摄像头。我们会详细介绍和说明什么是图像管道，学习如何使用集成了OpenCV的多个机器视觉API。最后，安装并使用一个视觉里程计软件。
第6章将展示如何在ROS节点中使用点云库。该章从基本功能入手，如读或写PCL数据片段以及发布或订阅这些消息所必需的转换。然后，将在不同节点间创建一个管道来处理3D数据，以及使用PCL进行缩减采样、过滤和搜索特征点。
第7章介绍在ROS系统中实现机器人的第一步是创建一个机器人模型，包括在Gazebo仿真环境中如何从头开始对一个机器人进行建模和仿真，并使其在仿真环境中运行。你也可以仿真摄像头和激光测距传感器，为后续学习如何使用ROS的导航功能包集和其他工具奠定基础。
第8章是两章关于ROS导航功能包集中的第1章。该章介绍如何对你的机器人进行使用导航功能包集所需的初始化配置。然后用几个例子对导航功能包集进行说明。
第9章延续第8章的内容，介绍如何使用导航功能包集使机器人有效地自主导航。该章介绍使用ROS的Gazebo仿真环境和rviz创建一个虚拟环境，在其中构建地图、定位机器人并用障碍回避做路径规划。
第10章讨论ROS中移动机器人机械臂的一个工具包。该章包含安装这个包所需要的文档，以及使用MoveIt!操作机械臂进行抓取、放置，简单的运动规划等任务的演示示例。
预备知识
我们写作本书的目的是让每位读者都可以完成本书的学习并运行示例代码。基本上，你只需要在计算机上安装一个Linux发行版。虽然每个Linux发行版应该都能使用，但还是建议你使用Ubuntu 12.04 LTS。这样你可以根据第1章的内容安装ROS Hydro。
对于ROS的这一版本，你将需要Ubuntu 14.04之前的版本，因为之后的版本已经不再支持Hydro了。
对于硬件要求，一般来说，任何台式计算机或笔记本电脑都满足。但是，最好使用独立显卡来运行Gazebo仿真环境。此外，如果有足够的外围接口将会更好，因为这样你可以连接几个传感器和执行器，包括摄像头和Arduino开发板。
你还需要Git（git-core Debian软件包），以便从本书提供的源代码中复制库。同样，你需要具备Bash命令行、GNU/Linux工具的基本知识和一些C/C++编程技巧。
序言
推荐序一
21世纪是什么样的世纪？是物联网的世纪？是VR的世纪？也许吧，但我更相信21世纪是机器人的世纪。
目前，我国已经步入经济转型的拐点区间，人口红利越来越难以支撑中国经济的发展和进步。在很多行业都已经开始了机器换人、生产工艺升级换代的步伐。工信部、发改委、财政部日前联合印发了《机器人产业发展规划（2016—2020年）》。这份规划指出：“到2020年，我国工业机器人年产量达到10万台，其中六轴及以上机器人达到5万台以上；服务机器人年销售收入超过300亿元，在助老、助残、医疗康复等领域实现小批量生产及应用；要培育3家以上的龙头产业，打造5个以上机器人配套产业集群；工业机器人平均无故障时间要达到8万小时；智能机器人实现创新应用。”从这个规划中可以看出，机器人未来的政策空间和市场发展空间都是非常巨大的。一方面，发展工业机器人在满足我国制造业的转型升级、提质增效，实现“中国制造2025”等方面具有极为重大的意义，是全面推进实施制造强国战略的重要一步。另一方面，从服务机器人来说，也要满足未来市场需求的增长。首先，这包括了基本生活需求，比如说养老、助老、助残等。其次是国家安全需求，比如救灾、抢险、海底勘探、航天、国防。最后还有家庭服务和娱乐机器人，比如娱乐、儿童教育、智能家居应用等。同时，科技部目前也在进行“十三五”科技创新规划战略研究，根据已经披露的内容，其中对机器人（尤其是服务机器人）非常重视，并会在近期遴选并启动一批相应的重大科技项目。
也许看完上面这些，你会觉得这更像是新闻描述，机器人产业真的这么火爆吗？当然。即使刨除工业机器人，只谈其他的智能机器人或服务机器人，这也是一个相当庞大的产业。例如，目前世界上最大的服务机器人公司应该还是美国的直觉外科公司。他们生产的达芬奇机器人系统在全世界已经应用了3000余套，其完成的手术超过千万例。由机器人完成的各类微创手术让无数患者获得新生。这家公司的市值超过300亿美元。中国目前估值最高的机器人公司是大疆创新，其年营收额已经超过10亿美元，估值超过百亿美元。要知道，10年前这家公司刚刚在深圳创立时，还比较弱小。因此，相信机器人产业在未来的前景一定非常广阔。
但是我们也注意到在军用国防、救灾救援、养老、家庭服务、儿童教育等领域，至今没有一个世界级的机器人公司存在。有很多爱好者都希望自己能够制造一个智能轮椅、一个智能儿童教育机器人或是一个家庭服务机器人，也许这样的机器人会像乔布斯和沃兹尼亚克在车库里做出的苹果电脑一样改变世界。但我们看到的很多人，自己只是机械工程师、电气工程师或者自动控制工程师，开发一个控制机器人的软件系统是遥不可及的事情；又或者自己虽然是软件工程师，但是并不知道如何控制和驱动底层设备。这要怎么办呢？没关系， ROS机器人操作系统可以帮忙。
ROS最初是作为科研辅助工具由斯坦福大学开发的。类似的机器人操作系统在世界各国还有很多。有些操作系统面向实时机器人控制，有些操作系统面向机器人仿真，有些操作系统面向用户交互。这些操作系统大部分都相对封闭，各成体系，没有在学术界和产业界造成影响。而由于ROS极大的开放性和包容性，它能够兼容其他机器人开发工具、仿真工具和操作系统，使之融为一体。这使得ROS不断发展壮大，并成为应用和影响力最广泛的机器人软件平台。
随着ROS 2.0的开发，ROS能够兼容除Linux之外更多的操作系统，如Windows、Android；能够支持从工业计算机到Adruino开发板等各类型的硬件；能够采集RGB-D摄像头、普通摄像头和各种类型的传感器数据；能够驱动类人形机器人、四轴飞行器等各类型的机器人。而且新版本的ROS在采用SOA架构的基础上，集成了MVC框架，更加有利于机器人人机交互界面的开发与机器人控制。
学习ROS，本身就是掌握一把通往未来的钥匙。自从本人2012年翻译本书第1版之后，关于ROS的书籍也渐渐多了起来。但和其他书籍相比，本书经过了时间的检验，第2版从内容到示例对学习ROS都更有帮助。希望大家都能够成为机器人软件设计方面的专家。希望在中国的机器人设计领域能够出现新的领军人物，将中国的机器人带入世界一流行列。
刘品杰，本书第1版译者
推荐序二
记得第一次接触ROS的时候我还在学校做研究，当时跟一些海外学者交流时得知有这个专为机器人设计的操作系统。我很是兴奋，一心想把ROS用在我们最新研发的机器人上，于是就马上动手玩起来。由于当时ROS尚在起步阶段，说明文档不太全面，同时社区支持又很少，不知道经过多少折腾才好不容易把它运行起来。体验后发现它的设计框架确实很适合作为机器人敏捷开发工具——算法及控制等代码很容易被复用，避免了很多重复劳动。但奈何当时的功能包不多，而且系统对运算资源要求高，最终没有用在当时的机器人项目上。
由于其开源性以及对商用友好的版权协议，ROS很快得到越来越多的关注及支持。现在ROS已有飞快的发展，越来越多机器人相关的软件工具亦加入ROS的行列。国外一些商用的机器人也开始支持ROS系统，甚至基于ROS进行开发。相信这个趋势会一直持续下去并会蔓延到世界各地。而我亦深深体会到国内对ROS的关注在近年有显著的上升。
从前在国内学习ROS可谓孤军作战，身边没几个人听说过ROS，而且只能从国外网站学习ROS的相关知识，完全没有中文的资料可以查看。幸好国内有不少有心人积极推动ROS的发展，不遗余力地对国外ROS相关的文章进行翻译，并且发表一些原创的教学文章，丰富ROS的中文资源，这使学习ROS变得更方便。
我与本书译者通过共同举办ROS国内推广课程而结缘。他对推动ROS在国内的发展起到了举足轻重的作用，并运营着国内著名的ROS交流社区。本书亦是他贡献ROS中文社群的作品之一。而本书的作者同样是ROS界的权威，有丰富的ROS实战经验，使用ROS进行过多种机器人的开发。书中从ROS的架构概念到常用的调试工具、功能包及传感器的信息处理都有所涉及，是ROS入门必看书之一。希望本书能让你快速进入ROS的世界，探索ROS的精彩。
林天麟，博士，NXROBO创始人& CEO
译者序
机器人对于现代人类而言并不陌生和神秘，它在百年前的科幻小说中首次出现，而现在已经逐步进入人类生活的方方面面，机器时代即将到来！
智能机器人的程序究竟是如何设计出来的呢？
智能机器人需要具备强健的“肢”、明亮的“眼”、灵巧的“嘴”以及聪慧的“脑”，这一切的实现实际上涉及诸多技术领域，需要艰辛的设计、开发与调试过程，必然会遇到棘手的问题和挑战。而一个小型的开发团队难以完成机器人各个方面的开发工作，因而需要一套合作开发的框架与模式，以期能够快速集成已有的功能，省却重复劳动的时间。早在2008年，我们在与澳大利亚的布劳恩教授交流时，就得知他们开发了一套商业化的“RoBIOS”机器人操作系统，这套系统将一些常用的机器人底层功能进行了封装，可极大简化高级功能的开发。据他们介绍，这是最早的“机器人操作系统”，但由于产品不开源且价格昂贵，我们最终未能一试为快。后来在网络中不断地寻觅，最终发现了ROS，由于其开源、开放的特性，一下子就引起了我们极大的兴趣。
我们于2010年建立了易科机器人QQ群进行讨论，从而结识了国内最早期的一些机器人研究者和ROS探索者。由于早期相关资料非常匮乏，我们于2012年创建了博客（blog.exbot.net）以进行技术分享与交流。易科机器人开发组成员在此期间贡献了大量的教程和开发笔记，在此向他们的无私奉献表示感谢与敬意！近年来，随着机器人的迅猛发展，ROS得到了更为广泛的使用，国内也出现了一些优秀的项目，包括“星火计划”ROS公开课（blog.exbot.net/spark）、“HandsFree”ROS机器人开发平台（wiki.exbot.net）等。
21世纪是什么样的世纪？是物联网的世纪？是VR的世纪？也许吧，但我更相信21世纪是机器人的世纪。
目前，我国已经步入经济转型的拐点区间，人口红利越来越难以支撑中国经济的发展和进步。在很多行业都已经开始了机器换人、生产工艺升级换代的步伐。工信部、发改委、财政部日前联合印发了《机器人产业发展规划（2016—2020年）》。这份规划指出：“到2020年，我国工业机器人年产量达到10万台，其中六轴及以上机器人达到5万台以上；服务机器人年销售收入超过300亿元，在助老、助残、医疗康复等领域实现小批量生产及应用；要培育3家以上的龙头产业，打造5个以上机器人配套产业集群；工业机器人平均无故障时间要达到8万小时；智能机器人实现创新应用。”从这个规划中可以看出，机器人未来的政策空间和市场发展空间都是非常巨大的。一方面，发展工业机器人在满足我国制造业的转型升级、提质增效，实现“中国制造2025”等方面具有极为重大的意义，是全面推进实施制造强国战略的重要一步。另一方面，从服务机器人来说，也要满足未来市场需求的增长。首先，这包括了基本生活需求，比如说养老、助老、助残等。其次是国家安全需求，比如救灾、抢险、海底勘探、航天、国防。最后还有家庭服务和娱乐机器人，比如娱乐、儿童教育、智能家居应用等。同时，科技部目前也在进行“十三五”科技创新规划战略研究，根据已经披露的内容，其中对机器人（尤其是服务机器人）非常重视，并会在近期遴选并启动一批相应的重大科技项目。
也许看完上面这些，你会觉得这更像是新闻描述，机器人产业真的这么火爆吗？当然。即使刨除工业机器人，只谈其他的智能机器人或服务机器人，这也是一个相当庞大的产业。例如，目前世界上最大的服务机器人公司应该还是美国的直觉外科公司。他们生产的达芬奇机器人系统在全世界已经应用了3000余套，其完成的手术超过千万例。由机器人完成的各类微创手术让无数患者获得新生。这家公司的市值超过300亿美元。中国目前估值最高的机器人公司是大疆创新，其年营收额已经超过10亿美元，估值超过百亿美元。要知道，10年前这家公司刚刚在深圳创立时，还比较弱小。因此，相信机器人产业在未来的前景一定非常广阔。
但是我们也注意到在军用国防、救灾救援、养老、家庭服务、儿童教育等领域，至今没有一个世界级的机器人公司存在。有很多爱好者都希望自己能够制造一个智能轮椅、一个智能儿童教育机器人或是一个家庭服务机器人，也许这样的机器人会像乔布斯和沃兹尼亚克在车库里做出的苹果电脑一样改变世界。但我们看到的很多人，自己只是机械工程师、电气工程师或者自动控制工程师，开发一个控制机器人的软件系统是遥不可及的事情；又或者自己虽然是软件工程师，但是并不知道如何控制和驱动底层设备。这要怎么办呢？没关系， ROS机器人操作系统可以帮忙。
ROS最初是作为科研辅助工具由斯坦福大学开发的。类似的机器人操作系统在世界各国还有很多。有些操作系统面向实时机器人控制，有些操作系统面向机器人仿真，有些操作系统面向用户交互。这些操作系统大部分都相对封闭，各成体系，没有在学术界和产业界造成影响。而由于ROS极大的开放性和包容性，它能够兼容其他机器人开发工具、仿真工具和操作系统，使之融为一体。这使得ROS不断发展壮大，并成为应用和影响力最广泛的机器人软件平台。
随着ROS 2.0的开发，ROS能够兼容除Linux之外更多的操作系统，如Windows、Android；能够支持从工业计算机到Adruino开发板等各类型的硬件；能够采集RGB-D摄像头、普通摄像头和各种类型的传感器数据；能够驱动类人形机器人、四轴飞行器等各类型的机器人。而且新版本的ROS在采用SOA架构的基础上，集成了MVC框架，更加有利于机器人人机交互界面的开发与机器人控制。
学习ROS，本身就是掌握一把通往未来的钥匙。自从本人2012年翻译本书第1版之后，关于ROS的书籍也渐渐多了起来。但和其他书籍相比，本书经过了时间的检验，第2版从内容到示例对学习ROS都更有帮助。希望大家都能够成为机器人软件设计方面的专家。希望在中国的机器人设计领域能够出现新的领军人物，将中国的机器人带入世界一流行列。
刘品杰，本书第1版译者
推荐序二
记得第一次接触ROS的时候我还在学校做研究，当时跟一些海外学者交流时得知有这个专为机器人设计的操作系统。我很是兴奋，一心想把ROS用在我们最新研发的机器人上，于是就马上动手玩起来。由于当时ROS尚在起步阶段，说明文档不太全面，同时社区支持又很少，不知道经过多少折腾才好不容易把它运行起来。体验后发现它的设计框架确实很适合作为机器人敏捷开发工具——算法及控制等代码很容易被复用，避免了很多重复劳动。但奈何当时的功能包不多，而且系统对运算资源要求高，最终没有用在当时的机器人项目上。
由于其开源性以及对商用友好的版权协议，ROS很快得到越来越多的关注及支持。现在ROS已有飞快的发展，越来越多机器人相关的软件工具亦加入ROS的行列。国外一些商用的机器人也开始支持ROS系统，甚至基于ROS进行开发。相信这个趋势会一直持续下去并会蔓延到世界各地。而我亦深深体会到国内对ROS的关注在近年有显著的上升。
从前在国内学习ROS可谓孤军作战，身边没几个人听说过ROS，而且只能从国外网站学习ROS的相关知识，完全没有中文的资料可以查看。幸好国内有不少有心人积极推动ROS的发展，不遗余力地对国外ROS相关的文章进行翻译，并且发表一些原创的教学文章，丰富ROS的中文资源，这使学习ROS变得更方便。
我与本书译者通过共同举办ROS国内推广课程而结缘。他对推动ROS在国内的发展起到了举足轻重的作用，并运营着国内著名的ROS交流社区。本书亦是他贡献ROS中文社群的作品之一。而本书的作者同样是ROS界的权威，有丰富的ROS实战经验，使用ROS进行过多种机器人的开发。书中从ROS的架构概念到常用的调试工具、功能包及传感器的信息处理都有所涉及，是ROS入门必看书之一。希望本书能让你快速进入ROS的世界，探索ROS的精彩。
林天麟，博士，NXROBO创始人& CEO
译者序
机器人对于现代人类而言并不陌生和神秘，它在百年前的科幻小说中首次出现，而现在已经逐步进入人类生活的方方面面，机器时代即将到来！
智能机器人的程序究竟是如何设计出来的呢？
智能机器人需要具备强健的“肢”、明亮的“眼”、灵巧的“嘴”以及聪慧的“脑”，这一切的实现实际上涉及诸多技术领域，需要艰辛的设计、开发与调试过程，必然会遇到棘手的问题和挑战。而一个小型的开发团队难以完成机器人各个方面的开发工作，因而需要一套合作开发的框架与模式，以期能够快速集成已有的功能，省却重复劳动的时间。早在2008年，我们在与澳大利亚的布劳恩教授交流时，就得知他们开发了一套商业化的“RoBIOS”机器人操作系统，这套系统将一些常用的机器人底层功能进行了封装，可极大简化高级功能的开发。据他们介绍，这是最早的“机器人操作系统”，但由于产品不开源且价格昂贵，我们最终未能一试为快。后来在网络中不断地寻觅，最终发现了ROS，由于其开源、开放的特性，一下子就引起了我们极大的兴趣。
我们于2010年建立了易科机器人QQ群进行讨论，从而结识了国内最早期的一些机器人研究者和ROS探索者。由于早期相关资料非常匮乏，我们于2012年创建了博客（blog.exbot.net）以进行技术分享与交流。易科机器人开发组成员在此期间贡献了大量的教程和开发笔记，在此向他们的无私奉献表示感谢与敬意！近年来，随着机器人的迅猛发展，ROS得到了更为广泛的使用，国内也出现了一些优秀的项目，包括“星火计划”ROS公开课（blog.exbot.net/spark）、“HandsFree”ROS机器人开发平台（wiki.exbot.net）等。
