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基本信息
编辑推荐
ROS机器人开发实践胡春旭?编著
全面详解ROS的基础概念及应用实践，涵盖ROS 2.0介绍
以实践为重心，讲解大量机器视觉、机器语音、机械臂控制、SLAM和
导航、机器学习等多方面ROS应用的实现原理和方法，并包含丰富实例
内容简介
目录
推荐序一
推荐序二
推荐序三
前言
第1章 初识ROS 1
1.1 ROS是什么 1
1.1.1 ROS的起源 1
1.1.2 ROS的设计目标 2
1.1.3 ROS的特点 3
1.2 如何安装ROS 4
1.2.1 操作系统与ROS版本的选择 4
1.2.2 配置系统软件源 6
1.2.3 添加ROS软件源 6
1.2.4 添加密钥 7
1.2.5 安装ROS 7
1.2.6 初始化rosdep 8
1.2.7 设置环境变量 8
1.2.8 完成安装 9
1.3 本书源码下载 9
1.4 本章小结 10
推荐序二
推荐序三
前言
第1章 初识ROS 1
1.1 ROS是什么 1
1.1.1 ROS的起源 1
1.1.2 ROS的设计目标 2
1.1.3 ROS的特点 3
1.2 如何安装ROS 4
1.2.1 操作系统与ROS版本的选择 4
1.2.2 配置系统软件源 6
1.2.3 添加ROS软件源 6
1.2.4 添加密钥 7
1.2.5 安装ROS 7
1.2.6 初始化rosdep 8
1.2.7 设置环境变量 8
1.2.8 完成安装 9
1.3 本书源码下载 9
1.4 本章小结 10
前言
2011年年底，笔者第一次接触ROS。当时实验室的一个师兄在学术会议上听说了ROS并意识到它的前景广阔，考虑到笔者当时的研究方向，于是建议笔者进行研究。那时国内外ROS的学习环境比较艰苦，几乎只有Wiki的基础教程（也没有现在这么完善）。所以一开始，笔者的内心是拒绝的，但还是硬着头皮开始钻研。虽然从拒绝到接受、从未知到熟悉，笔者经历了前所未有的磨难，但同时也收获了前所未有的喜悦。
在这个过程中，笔者也常常思考：ROS前景无限，但是国内还鲜有人知，即使有人知道，也会被困难吓倒。既然笔者经历过，何不总结一下，让其他人少走弯路。于是，笔者整理了自己学习过程中的一些资料和心得，在CSDN上以博客的形式发表，最终形成《ROS探索总结》系列博文，再后来转移到个人网站——古月居，至今仍保持更新。
2017年11月，ROS十周岁了！在走过的第一个十年里，ROS从蹒跚学步的孩童成长为机器人领域的巨人，再华丽蜕变出ROS 2。如今，大多数知名机器人平台和机器人公司都支持ROS，越来越多的机器人开发者也选择ROS作为开发框架。ROS已经逐渐成为机器人领域的事实标准，并将逐步从研发走向市场，助力机器人与人工智能的快速发展。
ROS的重要精神是分享，这也是开源软件的精神，所以才能看到如此活跃的ROS社区和众多软件功能包的源码，并且可以在此基础上快速完成二次开发。为了促进ROS在国内的发展，现在已经有很多人及组织在积极推广ROS，比如ROS星火计划、ROS暑期学校，以及网上各种各样的技术分享等，相信未来这个队伍会更加庞大。
本书以《ROS探索总结》系列博文为基础，重新整理了ROS相关基础要点，让读者能够迅速熟悉ROS的整体框架和设计原理；在此基础上，本书以实践为重心，讲解大量机器视觉、机器语音、机械臂控制、SLAM和导航、机器学习等多方面ROS应用的实现原理和方法，并且翻译了众多ROS中的图表、内容，帮助读者在实现ROS基础功能的同时深入理解基于ROS的机器人开发，将书中的内容用于实践。
本书共有14章，可以分为五个部分。
第一部分是ROS基础（第1～4章），帮助了解ROS框架，并且熟悉ROS中的关键概念以及实现方法。这部分的内容适合初学者，也适合作为有一定经验或者资深开发者的参考手册。
第二部分介绍如何搭建真实或仿真的机器人平台（第5~6章），帮助了解机器人系统的概念和组成，学习如何使用ROS实现机器人仿真，为后续的机器人实践做好准备。这部分的内容适合希望自己动手设计、开发一个完整机器人平台的读者。
第三部分介绍ROS中常用功能包的使用方法（第7~10章），涉及机器视觉、机器语音、机械臂控制、SLAM和导航等多个机器人研究领域。这部分的内容适合学习ROS基础后希望实践的开发者，以及从事相关领域的机器人开发者。
第四部分是ROS的进阶内容（第11~13章），介绍了ROS的进阶功能、ROS与机器学习的结合、搭载ROS的机器人平台。这部分的内容适合已经对ROS基础和应用有一定了解的读者。
第五部分介绍了新一代ROS——ROS 2（第14章），涉及ROS 2的架构、原理和使用方法。这部分的内容适合对ROS有一定了解，希望了解ROS 2、想要跟上ROS进化步伐的开发者。
因此，本书不仅适合希望了解、学习、应用ROS的机器人初学者，也适合有一定经验的机器人开发人员，同时也可以作为资深机器人开发者的参考手册。
书中的部分源代码来自社区中的ROS功能包，但是笔者在学习过程中对这些代码进行了大量修改，并且为大部分源代码加入了中文注释，以方便国内ROS初学者理解。这些代码涉及的编程语言不局限于C++或Python中的某一种，编程语言应该服务于具体场景，所以建议读者对这两种语言都有所了解，在不同的应用中发挥每种语言的优势。关于是否需要一款实物机器人作为学习平台，本书并没有特别要求，书中绝大部分功能和源码都可以在单独的计算机或仿真平台中运行，同时也会介绍实物机器人平台的搭建方法并且在实物机器人上完成相应的功能。所以只需要拥有一台运行Ubuntu系统的计算机，具备Linux工具的基本知识，了解C++和Python的编程方法，即可使用本书。
此外，本书创作过程中参考了众多已经出版的ROS原著、译著，笔者也将这些内容作为参考资料列出，并向这些著作的作者和译者致敬，希望读者在学习ROS的过程中，可以从这些著作中获取更多知识：
《Mastering ROS for Robotics Programming》，Lentin Joseph
《ROS By Example》（Volume 1/Volume 2），Patrick Goebel
《Programming Robots with ROS:A Practical Introduction to the Robot Operating System》， Morgan Quigley, Brian Gerkey & William D. Smart
《Learning ROS for Robotics Programming》，Aaron Martinez，Enrique Fernández
《A Gentle Introduction to ROS》，Jason M. O’Kane
《ROS Robotics Projects》，Lentin Joseph
在这个过程中，笔者也常常思考：ROS前景无限，但是国内还鲜有人知，即使有人知道，也会被困难吓倒。既然笔者经历过，何不总结一下，让其他人少走弯路。于是，笔者整理了自己学习过程中的一些资料和心得，在CSDN上以博客的形式发表，最终形成《ROS探索总结》系列博文，再后来转移到个人网站——古月居，至今仍保持更新。
2017年11月，ROS十周岁了！在走过的第一个十年里，ROS从蹒跚学步的孩童成长为机器人领域的巨人，再华丽蜕变出ROS 2。如今，大多数知名机器人平台和机器人公司都支持ROS，越来越多的机器人开发者也选择ROS作为开发框架。ROS已经逐渐成为机器人领域的事实标准，并将逐步从研发走向市场，助力机器人与人工智能的快速发展。
ROS的重要精神是分享，这也是开源软件的精神，所以才能看到如此活跃的ROS社区和众多软件功能包的源码，并且可以在此基础上快速完成二次开发。为了促进ROS在国内的发展，现在已经有很多人及组织在积极推广ROS，比如ROS星火计划、ROS暑期学校，以及网上各种各样的技术分享等，相信未来这个队伍会更加庞大。
本书以《ROS探索总结》系列博文为基础，重新整理了ROS相关基础要点，让读者能够迅速熟悉ROS的整体框架和设计原理；在此基础上，本书以实践为重心，讲解大量机器视觉、机器语音、机械臂控制、SLAM和导航、机器学习等多方面ROS应用的实现原理和方法，并且翻译了众多ROS中的图表、内容，帮助读者在实现ROS基础功能的同时深入理解基于ROS的机器人开发，将书中的内容用于实践。
本书共有14章，可以分为五个部分。
第一部分是ROS基础（第1～4章），帮助了解ROS框架，并且熟悉ROS中的关键概念以及实现方法。这部分的内容适合初学者，也适合作为有一定经验或者资深开发者的参考手册。
第二部分介绍如何搭建真实或仿真的机器人平台（第5~6章），帮助了解机器人系统的概念和组成，学习如何使用ROS实现机器人仿真，为后续的机器人实践做好准备。这部分的内容适合希望自己动手设计、开发一个完整机器人平台的读者。
第三部分介绍ROS中常用功能包的使用方法（第7~10章），涉及机器视觉、机器语音、机械臂控制、SLAM和导航等多个机器人研究领域。这部分的内容适合学习ROS基础后希望实践的开发者，以及从事相关领域的机器人开发者。
第四部分是ROS的进阶内容（第11~13章），介绍了ROS的进阶功能、ROS与机器学习的结合、搭载ROS的机器人平台。这部分的内容适合已经对ROS基础和应用有一定了解的读者。
第五部分介绍了新一代ROS——ROS 2（第14章），涉及ROS 2的架构、原理和使用方法。这部分的内容适合对ROS有一定了解，希望了解ROS 2、想要跟上ROS进化步伐的开发者。
因此，本书不仅适合希望了解、学习、应用ROS的机器人初学者，也适合有一定经验的机器人开发人员，同时也可以作为资深机器人开发者的参考手册。
书中的部分源代码来自社区中的ROS功能包，但是笔者在学习过程中对这些代码进行了大量修改，并且为大部分源代码加入了中文注释，以方便国内ROS初学者理解。这些代码涉及的编程语言不局限于C++或Python中的某一种，编程语言应该服务于具体场景，所以建议读者对这两种语言都有所了解，在不同的应用中发挥每种语言的优势。关于是否需要一款实物机器人作为学习平台，本书并没有特别要求，书中绝大部分功能和源码都可以在单独的计算机或仿真平台中运行，同时也会介绍实物机器人平台的搭建方法并且在实物机器人上完成相应的功能。所以只需要拥有一台运行Ubuntu系统的计算机，具备Linux工具的基本知识，了解C++和Python的编程方法，即可使用本书。
此外，本书创作过程中参考了众多已经出版的ROS原著、译著，笔者也将这些内容作为参考资料列出，并向这些著作的作者和译者致敬，希望读者在学习ROS的过程中，可以从这些著作中获取更多知识：
《Mastering ROS for Robotics Programming》，Lentin Joseph
《ROS By Example》（Volume 1/Volume 2），Patrick Goebel
《Programming Robots with ROS:A Practical Introduction to the Robot Operating System》， Morgan Quigley, Brian Gerkey & William D. Smart
《Learning ROS for Robotics Programming》，Aaron Martinez，Enrique Fernández
《A Gentle Introduction to ROS》，Jason M. O’Kane
《ROS Robotics Projects》，Lentin Joseph
序言
推荐序一
“古月”容易让人想到古龙笔下的大侠。
大侠的特质是：开山建宗，随而遁影山林，空余武林纷说大侠的故事。
古月在CSDN留下了那些优美的博文——《ROS探索总结》，启蒙了多少人，开启了多少人对ROS的向往？随后，古月却“消失”了，任凭人们谈论着：“古月是谁？”“古月在哪里？”
2017年年初，我无意间看到古月另建了一个独立网站并发布了一些与ROS和机器人相关的博文，马上意识到“古月回来了”。遂邀请古月参加一年一度的ROS暑期学校。这样在2017年7月底，我们有幸在上海华东师范大学一睹古月尊容，也让很多学员在这里接受了ROS启蒙。
2018年1月25日，上海大雪，路过2015年ROS暑期学校的举办地——数学馆201，以及2016年和2017年的举办地——理科楼B222，想象着古月踏雪归来。这次他带着这本ROS武林秘籍，秉承ROS的开放精神，与更多的人分享ROS的基础和应用实践，尤其是包含最新的ROS 2.0的介绍。我想最可贵的是，此ROS武林秘籍通俗易懂。
古月的这本书注定将成为ROS江湖人手一本的“武林宝典”。
张新宇博士
华东师范大学智能机器人运动与视觉实验室负责人
机器人操作系统（ROS）暑期学校创办人
推荐序二
2011年，当国内ROS资料还很匮乏的时候，正在读本科的古月同学为了开发一款机器人，一边摸索自学一边总结撰写了《ROS探索总结》系列博客。由于其博文条理清晰、主题丰富并具有很强的可操作性，文章一经发布便深受广大ROS网友的热爱。从此“古月大神”便成为群里热议的话题，“古月大神又出新文章啦！大家快去撸一撸啊！”……
后来，古月同学研究生毕业后就投身于机器人创业的时代浪潮，博客也便沉寂了许久。
你不在江湖，江湖却一直有你的传说！
记得是2015年冬天的一个深夜，我已经上床准备睡觉了，突然收到一个群聊信息，原来是机械工业出版社华章公司的张国强先生邀请我一起建议古月出版一本ROS相关的图书，我就从多年来学习阅读《ROS探索总结》的体会以及升级为图书后的风格和思路提了几点简单建议，大家也交换了一些经验和想法，当时古月表示可以考虑出书。说实话，我也深知出书是一件耗时费力的苦差事。当初我曾接受出版社邀约，拉了几个小伙伴团结在一起甚至想合力完成一本书，最后却也未能克服困难坚持下来，更别说一个人写了。尤其是对于古月这样一位创业者，时间成本更是巨大！
在2016年创办的星火计划ROS公开课以及华东师范大学ROS暑期学校等活动中，我们邀请古月一起合作进行了多次授课。他不仅仅讲课深入浅出，每次在实践环节小伙伴们调试机器人时，常常会被各种“坑”折磨得焦头烂额、欲哭无泪，当小伙伴们含泪请教古月老师且自己还没讲清楚情况时，古月仅扫一眼，马上就会胸有成竹地说：“是不是这个现象？你应该这么解决……”此情此景，让我不由得想起了一句话：“今天你遇到的坑，都是我当年走过的路。”可见古月不仅文笔好，实战能力也是超群。
后来也多次得知他创业繁忙，心中也暗自揣度出书的事情恐怕是要搁浅了。然而一直到2017年12月26日，突然收到古月发的一条信息。
“Hi，Top，还记得两年前筹备的那本书吗？现在终于写完了，希望邀请您写一个推荐序，不知是否方便？”
哇，这可真是大惊喜啊！我连忙打开电脑下载邮件，并将文件打印装订成书，放下手头的工作，重启“ROS探索之旅”，几个晚上看下来总体感觉如下。
首先，书的内容主要源自古月个人项目开发的经验习得，书名中的“实践”二字恰如其分！其次，书虽是源自《ROS探索总结》系列博文，但也绝不是博文的简单汇集，不仅内容上有了非常大的充实（增加了多个新的章节）和更新（跟踪至2017年12月ROS的最新进展），而且在结构编排上也更适合阅读和上机操作。厚厚的书稿承载着作者满满的诚意，除去国外某两本由ROS论文合集组成的图书，本书也是目前为止国内外已出版的内容最丰富的一本ROS相关图书。可见作者为此书花费了大量的心血！最后，作者对书中的示例代码进行了认真的调试，也做了大量的修改和注释。
“古月”容易让人想到古龙笔下的大侠。
大侠的特质是：开山建宗，随而遁影山林，空余武林纷说大侠的故事。
古月在CSDN留下了那些优美的博文——《ROS探索总结》，启蒙了多少人，开启了多少人对ROS的向往？随后，古月却“消失”了，任凭人们谈论着：“古月是谁？”“古月在哪里？”
2017年年初，我无意间看到古月另建了一个独立网站并发布了一些与ROS和机器人相关的博文，马上意识到“古月回来了”。遂邀请古月参加一年一度的ROS暑期学校。这样在2017年7月底，我们有幸在上海华东师范大学一睹古月尊容，也让很多学员在这里接受了ROS启蒙。
2018年1月25日，上海大雪，路过2015年ROS暑期学校的举办地——数学馆201，以及2016年和2017年的举办地——理科楼B222，想象着古月踏雪归来。这次他带着这本ROS武林秘籍，秉承ROS的开放精神，与更多的人分享ROS的基础和应用实践，尤其是包含最新的ROS 2.0的介绍。我想最可贵的是，此ROS武林秘籍通俗易懂。
古月的这本书注定将成为ROS江湖人手一本的“武林宝典”。
张新宇博士
华东师范大学智能机器人运动与视觉实验室负责人
机器人操作系统（ROS）暑期学校创办人
推荐序二
2011年，当国内ROS资料还很匮乏的时候，正在读本科的古月同学为了开发一款机器人，一边摸索自学一边总结撰写了《ROS探索总结》系列博客。由于其博文条理清晰、主题丰富并具有很强的可操作性，文章一经发布便深受广大ROS网友的热爱。从此“古月大神”便成为群里热议的话题，“古月大神又出新文章啦！大家快去撸一撸啊！”……
后来，古月同学研究生毕业后就投身于机器人创业的时代浪潮，博客也便沉寂了许久。
你不在江湖，江湖却一直有你的传说！
记得是2015年冬天的一个深夜，我已经上床准备睡觉了，突然收到一个群聊信息，原来是机械工业出版社华章公司的张国强先生邀请我一起建议古月出版一本ROS相关的图书，我就从多年来学习阅读《ROS探索总结》的体会以及升级为图书后的风格和思路提了几点简单建议，大家也交换了一些经验和想法，当时古月表示可以考虑出书。说实话，我也深知出书是一件耗时费力的苦差事。当初我曾接受出版社邀约，拉了几个小伙伴团结在一起甚至想合力完成一本书，最后却也未能克服困难坚持下来，更别说一个人写了。尤其是对于古月这样一位创业者，时间成本更是巨大！
在2016年创办的星火计划ROS公开课以及华东师范大学ROS暑期学校等活动中，我们邀请古月一起合作进行了多次授课。他不仅仅讲课深入浅出，每次在实践环节小伙伴们调试机器人时，常常会被各种“坑”折磨得焦头烂额、欲哭无泪，当小伙伴们含泪请教古月老师且自己还没讲清楚情况时，古月仅扫一眼，马上就会胸有成竹地说：“是不是这个现象？你应该这么解决……”此情此景，让我不由得想起了一句话：“今天你遇到的坑，都是我当年走过的路。”可见古月不仅文笔好，实战能力也是超群。
后来也多次得知他创业繁忙，心中也暗自揣度出书的事情恐怕是要搁浅了。然而一直到2017年12月26日，突然收到古月发的一条信息。
“Hi，Top，还记得两年前筹备的那本书吗？现在终于写完了，希望邀请您写一个推荐序，不知是否方便？”
哇，这可真是大惊喜啊！我连忙打开电脑下载邮件，并将文件打印装订成书，放下手头的工作，重启“ROS探索之旅”，几个晚上看下来总体感觉如下。
首先，书的内容主要源自古月个人项目开发的经验习得，书名中的“实践”二字恰如其分！其次，书虽是源自《ROS探索总结》系列博文，但也绝不是博文的简单汇集，不仅内容上有了非常大的充实（增加了多个新的章节）和更新（跟踪至2017年12月ROS的最新进展），而且在结构编排上也更适合阅读和上机操作。厚厚的书稿承载着作者满满的诚意，除去国外某两本由ROS论文合集组成的图书，本书也是目前为止国内外已出版的内容最丰富的一本ROS相关图书。可见作者为此书花费了大量的心血！最后，作者对书中的示例代码进行了认真的调试，也做了大量的修改和注释。
媒体评论
机器人操作系统（ROS）的迅猛发展，已经促使它成为机器人领域的事实标准。本书在介绍ROS总体框架和理论要点的基础上，讲解ROS的通信机制、常用组件和进阶功能；同时以实践为主，讲解机器视觉、机器听觉、SLAM与导航、机械臂控制、机器学习等多种ROS应用的主要原理和实现方法；并分析基于ROS的机器人系统设计方法和典型实例；最后论述ROS 2的框架特点和使用方法，剖析ROS的发展方向。
本书不仅适合希望学习ROS和机器人技术的初学者，也适合专业的机器人开发者或工程师；若读者具备Linux系统的基本知识，了解C++和Python的基础编程方法，将更好地理解本书中的内容。
本书特色
- 理论与实践结合，快速上手ROS机器人开发；
- 仿真与实物结合，只需要一台计算机即可开始ROS实践；
- 提供所有源代码，并加入中文注释，方便读者理解；
- 覆盖众多机器人应用领域，适合机器人多种开发方向的爱好者和工程师。
本书不仅适合希望学习ROS和机器人技术的初学者，也适合专业的机器人开发者或工程师；若读者具备Linux系统的基本知识，了解C++和Python的基础编程方法，将更好地理解本书中的内容。
本书特色
- 理论与实践结合，快速上手ROS机器人开发；
- 仿真与实物结合，只需要一台计算机即可开始ROS实践；
- 提供所有源代码，并加入中文注释，方便读者理解；
- 覆盖众多机器人应用领域，适合机器人多种开发方向的爱好者和工程师。
