[套装书]ROS机器人项目开发11例（原书第2版）+精通ROS机器人编程（原书第2版）（2册）

1.3.4　ROS中的通信 9
1.4　ROS客户端库 10
1.5　ROS工具 11
1.5.1　ROS的可视化工具RViz 11
1.5.2　rqt_plot 11
1.5.3　rqt_graph 12
1.6　ROS模拟器 13
1.7　在Ubuntu 18.04 LTS上安装ROS Melodic 13
1.8　在VirtualBox上设置ROS 18
1.9　Docker简介 19
1.9.1　为什么选择Docker 20
1.9.2　安装Docker 20
1.10　设置ROS工作空间 23
1.11　ROS在工业界和学术界的机遇 25
1.12　本章小结 25
第2章　ROS-2及其特性简介 26
2.1　技术要求 27
2.2　ROS-2概述 27
2.2.1　ROS-2发行版 28
2.2.2　支持的操作系统 28
2.2.3　支持的机器人及传感器 29
2.2.4　为什么选择ROS-2 29
2.3　ROS-2基础 30
2.3.1　什么是DDS 30
2.3.2　DDS的实现 30
2.3.3　计算图 31
2.3.4　ROS-2社区层级 32
2.3.5　ROS-2中的通信 32
2.3.6　ROS-2的变化 33
2.4　ROS-2客户端库 33
2.5　ROS-2工具 34
2.5.1　RViz2 34
2.5.2　Rqt 36
2.6　安装ROS-2 36
2.6.1　开始安装 37
2.6.2　获取ROS-2源码 38
2.6.3　ROS-1、ROS-2以及共存环境设置 41
2.6.4　运行测试节点 42
2.7　设置ROS-2工作空间 44
2.8　编写ROS-2节点 45
2.8.1　ROS-1代码示例 45
2.8.2　ROS-2代码示例 46
2.8.3　ROS-1发布者节点与ROS-2发布者节点的区别 49
2.9　ROS-1和ROS-2的通信 50
2.10　本章小结 52
第3章　构建工业级移动机械臂 53
3.1　技术要求 54
3.2　常见的移动机械臂 54
3.3　移动机械臂应用场景 55
3.4　移动机械臂构建入门 56
3.4.1　单位及坐标系 57
3.4.2　Gazebo及ROS机器人模型格式设定 57
3.5　机器人底座构建 58
3.5.1　机器人底座需求 58
3.5.2　软件参数 60
3.5.3　机器人底座建模 60
3.5.4　机器人底座模拟 64
3.5.5　机器人底座测试 68
3.6　机械臂构建 70
3.6.1　机械臂需求 71
3.6.2　软件参数 72
3.6.3　机械臂建模 72
3.6.4　机械臂模拟 74
3.6.5　机械臂测试 77
3.7　系统集成 78
3.7.1　移动机械臂建模 78
3.7.2　移动机械臂模拟与测试 79
3.8　本章小结 80
第4章　基于状态机的复杂机器人任务处理 81
4.1　技术要求 81
4.2　ROS动作机制简介 82
4.2.1　服务器–客户端结构概述 82
4.2.2　actionlib示例：机械臂客户端 83
4.2.3　基于actionlib的服务器–客户端示例：电池模拟器 85
4.3　服务员机器人应用示例 90
4.4　状态机简介 92
4.5　SMACH简介 93
4.6　SMACH入门 96
4.6.1　SMACH-ROS的安装与使用 96
4.6.2　简单示例 96
4.6.3　餐厅机器人应用示例 98
4.7　本章小结 102
第5章　构建工业级应用程序 103
5.1　技术要求 103
5.2　应用案例：机器人送货上门 104
5.3　机器人底座智能化 106
5.3.1　添加激光扫描传感器 106
5.3.2　配置导航栈 108
5.3.3　环境地图构建 110
5.3.4　机器人底座定位 111
5.4　机械臂智能化 111
5.4.1　Moveit简介 112
5.4.2　安装与配置Moveit 113
5.4.3　通过Moveit控制机械臂 117
5.5　应用程序模拟 120
5.5.1　环境地图构建与保存 120
5.5.2　选择目标点 120
5.5.3　添加目标点 121
5.5.4　状态机构建 121
5.6　机器人改进 121
5.7　本章小结 122
第6章　多机器人协同 123
6.1　技术要求 123
6.2　集群机器人基本概念 124
6.3　集群机器人分类 125
6.4　ROS中的多机器人通信 125
6.4.1　单个roscore和公共网络 126
6.4.2　群组/名称空间的使用 127
6.4.3　基于群组/名称空间的多机器人系统构建示例 128
6.5　多master概念简介 131
6.5.1　multimaster_fkie功能包简介 132
6.5.2　安装multimaster_fkie功能包 133
6.5.3　设置multimaster_fkie功能包 133
6.6　多机器人应用示例 136
6.7　本章小结 138
第7章　嵌入式平台上的ROS应用及其控制 139
7.1　技术要求 139
7.2　嵌入式板基础知识 140
7.2.1　重要概念介绍 141
7.2.2　机器人领域微控制器和微处理器的区别 142
7.2.3　板卡选型步骤 142
7.3　微控制器板简介 143
7.3.1　Arduino Mega 143
7.3.2　STM32 144
7.3.3　ESP8266 145
7.3.4　ROS支持的嵌入式板 146
7.3.5　对比表格 147
7.4　单板计算机简介 147
7.4.1　CPU板 148
7.4.2　GPU板 151
7.5　Debian与Ubuntu 152
7.6　在Tinkerboard S平台上设置操作系统 153
7.6.1　基础需求 153
7.6.2　安装Tinkerboard Debian操作系统 153
7.6.3　安装Armbian和ROS 154
7.6.4　使用可用的ROS镜像安装 156
7.7　在BeagleBone Black平台上设置ROS 156
7.7.1　基础需求 156
7.7.2　安装Debian 操作系统 157
7.7.3　安装Ubuntu和ROS 158
7.8　在Raspberry Pi 3/4平台上设置ROS 159
7.8.1　基础需求 159
7.8.2　安装Raspbian和ROS 159
7.8.3　安装Ubuntu和ROS 160
7.9　在Jetson Nano平台上设置ROS 161
7.10　通过ROS控制GPIO 161
7.10.1　Tinkerboard S 162
7.10.2　BeagleBone Black 163
7.10.3　Raspberry Pi 3/4 164
7.10.4　Jetson Nano 165
7.11　嵌入式板基准测试 166
7.12　Alexa入门及连接ROS 168
7.12.1　Alexa 技能构建前提条件 168
7.12.2　创建Alexa技能 169
7.13　本章小结 173
第8章　强化学习与机器人学 174
8.1　技术要求 174
8.2　机器学习概述 175
8.2.1　监督学习 175
8.2.2　无监督学习 175
8.2.3　强化学习 176
8.3　理解强化学习 176
8.3.1　探索与开发 177
8.3.2　强化学习公式 177
8.3.3　强化学习平台 178
8.3.4　机器人领域的强化学习应用 179
8.4　马尔可夫决策过程与贝尔曼方程 179
8.5　强化学习算法 181
8.5.1　出租车问题应用示例 181
8.5.2　TD预测 182
8.5.3　TD控制 183
8.6　ROS中的强化学习功能包 189
8.6.1　gym-gazebo 189
8.6.2　gym-gazebo2 194
8.7　本章小结 196
第9章　ROS下基于TensorFlow的深度学习 197
9.1　技术要求 197
9.2　深度学习及其应用简介 198
9.3　机器人领域的深度学习 198
9.4　深度学习库 199
9.5　TensorFlow入门 200
9.5.1　在Ubuntu 18.04 LTS上安装TensorFlow 200
9.5.2　TensorFlow概念 202
9.5.3　在TensorFlow下编写第一行代码 204
9.6　ROS下基于TensorFlow的图像识别 206
9.6.1　基础需求 207
9.6.2　ROS图像识别节点 207
9.7　scikit-learn简介 210
9.8　SVM及其在机器人领域的应用简介 211
9.9　本章小结 214
第10章　ROS下的自动驾驶汽车构建 215
10.1　技术要求 215
10.2　自动驾驶汽车入门 216
10.3　典型自动驾驶汽车基本组件 218
10.3.1　GPS、IMU和车轮编码器 218
10.3.2　摄像头 219
10.3.3　超声波传感器 219
10.3.4　LIDAR与RADAR 219
10.3.5　自动驾驶汽车的软件模块体系结构 221
10.4　ROS下的自动驾驶汽车模拟与交互 222
10.4.1　Velodyne LIDAR模拟 223
10.4.2　ROS下的Velodyne传感器接口 224
10.4.3　激光扫描仪模拟 225
10.4.4　模拟代码扩展 226
10.4.5　ROS下的激光扫描仪接口 227
10.4.6　Gazebo下的立体与单目摄像头模拟 228
10.4.7　ROS下的摄像头接口 229
10.4.8　Gazebo下的GPS模拟 230
10.4.9　ROS下的GPS接口 231
10.4.10　Gazebo下的IMU模拟 231
10.4.11　ROS下的IMU接口 233
10.4.12　Gazebo下的超声波传感器模拟 233
10.4.13　低成本LIDAR传感器 235
10.5　Gazebo下带传感器的自动驾驶汽车模拟 236
10.6　ROS下的DBW汽车接口 241
10.6.1　功能包安装 241
10.6.2　自动驾驶汽车及传感器数据可视化 241
10.6.3　基于ROS与DBW通信 243
10.7　Udacity开源自动驾驶汽车项目简介 243
10.7.1　Udacity的开源自动驾驶汽车模拟器 244
10.7.2　MATLAB ADAS工具箱 246
10.8　本章小结 246
第11章　基于VR头盔和Leap Motion的机器人遥操作 247
11.1　技术要求 248
11.2　VR头盔和Leap Motion传感器入门 248
11.3　项目设计和实施 250
11.4　在Ubuntu 14.04.5上安装Leap Motion SDK 251
11.4.1　可视化Leap Motion控制器数据 252
11.4.2　使用Leap Motion可视化工具 252
11.4.3　安装用于Leap Motion控制器的ROS驱动程序 253
11.5　RViz中Leap Motion数据的可视化 255
11.6　使用Leap Motion控制器创建遥操作节点 256
11.7　构建ROS-VR Android应用程序 258
11.8　ROS-VR应用程序的使用及与Gazebo的交互 260
11.9　VR下的TurtleBot模拟 262
11.9.1　安装TurtleBot模拟器 262
11.9.2　在VR中控制TurtleBot 262
11.10　ROS-VR应用程序故障排除 263
11.11　ROS-VR应用与Leap Motion遥操作功能集成 264
11.12　本章小结 265
第12章　基于ROS、Open CV和Dynamixel伺服系统的人脸识别与跟踪 266
12.1　技术要求 266
12.2　项目概述 267
12.3　硬件和软件基础需求 267
12.4　使用RoboPlus配置Dynamixel伺服系统 271
12.5　Dynamixel与ROS连接 275
12.6　创建人脸跟踪器ROS功能包 276
12.7　使用人脸跟踪ROS功能包 278
12.7.1　理解人脸跟踪器代码 279
12.7.2　理解CMakeLists.txt 283
12.7.3　track.yaml文件 284
12.7.4　启动文件 284
12.7.5　运行人脸跟踪器节点 285
12.7.6　face_tracker_control功能包 286
12.7.7　平移控制器配置文件 287
12.7.8　伺服系统参数配置文件 287
12.7.9　人脸跟踪控制器节点 288
12.7.10　创建CMakeLists.txt 289
12.7.11　测试人脸跟踪器控制功能包 290
12.7.12　节点集成 291
12.7.13　固定支架并设置电路 291
12.7.14　最终运行 292
12.8　本章小结 292


---------------------------精通ROS机器人编程（原书第2版）---------------------------


译者序
前言
作者简介
译者简介
第1章　ROS简介 1
1.1　为什么要学习ROS 1
1.2　在机器人开发中，人们为什么更愿意选择ROS 2
1.3　为什么有些人不愿意选择ROS 3
1.4　理解ROS的文件系统 4
1.4.1　ROS软件包 5
1.4.2　ROS超软件包 7
1.4.3　ROS消息 7
1.4.4　ROS服务 9
1.5　理解ROS的计算图 9
1.5.1　ROS节点 11
1.5.2　ROS消息 12
1.5.3　ROS话题 13
1.5.4　ROS服务 13
1.5.5　ROS消息记录包 14
1.5.6　ROS节点管理器 14
1.5.7　应用ROS参数 16
1.6　ROS的社区 17
1.7　学习ROS需要做哪些准备 17
1.8　习题 20
1.9　本章小结 20
第2章　ROS编程入门 21
2.1　创建一个ROS软件包 21
2.1.1　学习ROS话题 23
2.1.2　创建ROS节点 23
2.1.3　编译生成节点 26
2.2　添加自定义的msg和srv文件 28
2.3　使用ROS服务 30
2.3.1　使用ROS动作库 34
2.3.2　编译ROS动作服务器和客户端 37
2.4　创建启动文件 39
2.5　话题、服务和动作库的应用 41
2.6　维护ROS软件包 41
2.7　发布ROS软件包 42
2.7.1　准备发布ROS软件包 43
2.7.2　发布软件包 43
2.7.3　为ROS软件包创建维基页面 45
2.8　习题 47
2.9　本章小结 47
第3章　在ROS中为3D机器人建模 48
3.1　机器人建模的ROS软件包 49
3.2　利用URDF理解机器人建模 50
3.3　为机器人描述创建ROS软件包 52
3.4　创建我们的第一个URDF模型 52
3.5　详解URDF文件 54
3.6　在RViz中可视化机器人3D模型 55
3.7　向URDF模型添加物理属性和碰撞属性 57
3.8　利用xacro理解机器人建模 58
3.8.1　使用属性 58
3.8.2　使用数学表达式 59
3.8.3　使用宏 59
3.9　将xacro转换为URDF 59
3.10　为7-DOF机械臂创建机器人描述 60
3.10.1　机械臂规格 61
3.10.2　关节类型 61
3.11　解析7-DOF机械臂的xacro模型 61
3.11.1　使用常量 61
3.11.2　使用宏 62
3.11.3　包含其他xacro文件 62
3.11.4　在连杆中使用网格模型 63
3.11.5　使用机器人夹爪 63
3.11.6　在RViz中查看7-DOF机械臂 63
3.12　为差速驱动移动机器人创建机器人模型 66
3.13　习题 70
3.14　本章小结 70
第4章　使用ROS和Gazebo进行机器人仿真 71
4.1　使用Gazebo和ROS仿真机械臂 71
4.2　为Gazebo创建机械臂仿真模型 72
4.2.1　为Gazebo机器人模型添加颜色和纹理 73
4.2.2　添加transmission标签来驱动模型 74
4.2.3　添加gazebo_ros_control插件 74
4.2.4　在Gazebo中添加3D视觉传感器 75
4.3　仿真装有Xtion Pro的机械臂 76
4.4　在Gazebo中使用ROS控制器 78
4.4.1　认识ros_control软件包 78
4.4.2　不同类型的ROS控制器和硬件接口 79
4.4.3　ROS控制器如何与Gazebo交互 79
4.4.4　将关节状态控制器和关节位置控制器连接到手臂 80
4.4.5　在Gazebo中启动ROS控制器 81
4.4.6　控制机器人的关节运动 83
4.5　在Gazebo中仿真差速轮式机器人 83
4.5.1　将激光雷达添加到机器人中 85
4.5.2　在Gazebo中控制机器人移动 86
4.5.3　在启动文件中添加关节状态发布者 87
4.6　添加ROS遥控节点 88
4.7　习题 89
4.8　本章小结 89
第5章　用ROS和V-REP进行机器人仿真 91
5.1　安装带有ROS的V-REP 91
5.2　理解vrep_plugin 95
5.2.1　使用ROS服务与V-REP交互 96
5.2.2　使用ROS话题与V-REP交互 98
5.3　使用V-REP和ROS仿真机械臂 101
5.4　在V-REP下仿真差速轮式机器人 107
5.4.1　在V-REP中添加激光传感器 109
5.4.2　在V-REP中添加3D视觉传感器 110
5.5　习题 112
5.6　本章小结 112
第6章　ROS MoveIt!与导航软件包集 113
6.1　安装MoveIt! 113
6.2　使用配置助手工具生成MoveIt!配置软件包 118
6.2.1　第1步：启动配置助手工具 118
6.2.2　第2步：生成自碰撞矩阵 120
6.2.3　第3步：增加虚拟关节 120
6.2.4　第4步：添加规划组 121
6.2.5　第5步：添加机器人姿态 122
6.2.6　第6步：设置机器人的末端执行器 122
6.2.7　第7步：添加被动关节 123
6.2.8　第8步：作者信息 123
6.2.9　第9步：生成配置文件 123
6.3　使用MoveIt!配置软件包在RViz中进行机器人运动规划 124
6.3.1　使用RViz运动规划插件 125
6.3.2　MoveIt!配置软件包与Gazebo的接口 128
6.4　理解ROS导航软件包集 133
6.4.1　ROS导航硬件的要求 133
6.4.2　使用导航软件包 134
6.5　安装ROS导航软件包集 136
6.6　使用SLAM构建地图 136
6.6.1　为gmapping创建启动文件 137
6.6.2　在差速驱动机器人上运行SLAM 138
6.6.3　使用amcl和静态地图实现自主导航 141
6.6.4　创建amcl启动文件 141
6.7　习题 144
6.8　本章小结 144
第7章　使用pluginlib、小节点和Gazebo 插件 145
7.1　理解pluginlib 145
7.2　理解ROS小节点 151
7.3　理解Gazebo插件 156
7.4　习题 160
7.5　本章小结 160
第8章　ROS控制器和可视化插件编程 161
8.1　理解 ros_control软件包集 162
8.1.1　controller_interface软件包 162
8.1.2　控制器管理器 164
8.2　使用ROS编写一个基本的关节控制器 164
8.2.1　第1步：创建控制器软件包 165
8.2.2　第2步：创建控制器头文件 165
8.2.3　第3步：创建控制器源文件 166
8.2.4　第4步：控制器源文件解析 166
8.2.5　第5步：创建插件描述文件 167
8.2.6　第6步：更新package.xml文件 168
8.2.7　第7步：更新CMake-Lists.txt文件 168
8.2.8　第8步：编译控制器 168
8.2.9　第9步：编写控制器配置文件 168
8.2.10　第10步：编写控制器的启动文件 169
8.2.11　第11步：在Gazebo中运行控制器和7-DOF机械臂 169
8.3　理解ROS可视化工具(RViz)及其插件 171
8.3.1　Displays面板 172
8.3.2　RViz工具栏 172
8.3.3　Views面板 172
8.3.4　Time面板 172
8.3.5　可停靠面板 172
8.4　编写用于遥控操作的RViz插件 172
8.5　习题 178
8.6　本章小结 178
第9章　将ROS与I/O开发板、传感器、执行机构连接 179
9.1　理解Arduino-ROS接口 179
9.2　Arduino-ROS接口是什么 180
9.2.1　理解ROS中的rosserial软件包 181
9.2.2　理解Arduino中的ROS节点API 185
9.2.3　ROS-Arduino发布者和订阅者实例 187
9.2.4　Arduino-ROS接口实例——LED灯闪烁/按按钮 190
9.2.5　Arduino-ROS接口实例——ADXL 335加速度计 192
9.2.6　Arduino-ROS接口实例——超声波测距传感器 194
9.2.7　Arduino-ROS接口实例——里程计发布者 197
9.3　非Arduino开发板与ROS接口 199
9.3.1　在Odroid-XU4和树莓派2上配置ROS 199
9.3.2　用ROS控制树莓派2 上的LED灯闪烁 206
9.3.3　在树莓派2上使用ROS测试按钮和LED灯闪烁 208
9.3.4　在树莓派2上运行示例 211
9.4　将DYNAMIXEL驱动器连接到ROS 212
9.5　习题 212
9.6　本章小结 212
第10章　用ROS对视觉传感器编程、OpenCV、PCL 213
10.1　理解ROS-OpenCV开发接口软件包 213
10.2　理解ROS-PCL开发接口软件包 214
10.3　在ROS中连接USB相机 216
10.4　ROS与相机校准 218
10.4.1　使用cv_bridge在ROS和OpenCV之间转换图像 221
10.4.2　使用ROS和OpenCV进行图像处理 221
10.5　在ROS中连接Kinect与华硕Xtion Pro 225
10.6　将英特尔Real Sense相机与ROS连接 228
10.7　在ROS中连接Hokuyo激光雷达 232
10.8　处理点云数据 233
10.8.1　如何发布点云 234
10.8.2　如何订阅和处理点云 235
10.8.3　将点云数据写入点云数据（PCD）文件 236
10.8.4　从PCD文件中读取并发布点云 237
10.9　物体姿态估计与AR标记检测 239
10.10　习题 243
10.11　本章小结 244
第11章　在ROS中构造与连接差速驱动移动机器人 245
11.1　Chefbot DIY移动机器人及其硬件配置 246
11.1.1　使用Energia IDE来烧写Chefbot固件 248
11.1.2　讨论Chefbot的ROS软件包接口 249
11.1.3　从编码器计数计算里程计信息 254
11.1.4　根据ROS twist消息计算马达转速 256
11.1.5　为Chefbot机器人配置导航软件包集 257
11.1.6　配置gmapping节点 257
11.1.7　配置导航软件包集 259
11.1.8　理解AMCL 264
11.1.9　在RViz中使用导航功能 267
11.1.10　导航软件包中避障 272
11.1.11　Chefbot机器人仿真 273
11.1.12　从ROS节点向导航软件包集发送一个目的地 276
11.2　习题 278
11.3　本章小结 278
第12章　探索ROS-MoveIt!的高级功能 279
12.1　使用move_group的C++接口进行运动规划 279
12.1.1　使用MoveIt! C++ API规划随机路径 280
12.1.2　使用MoveIt! C++ API规划自定义路径 281
12.2　使用MoveIt!进行机械臂的碰撞检测 283
12.2.1　向MoveIt!添加碰撞对象 283
12.2.2　从规划场景中移除碰撞对象 286
12.2.3　向机器人连杆上添加一个碰撞对象 286
12.2.4　使用MoveIt! API检查自碰撞 287
12.3　使用MoveIt!和Gazebo处理视觉 288
12.4　使用MoveIt!执行拾取和放置任务 294
12.4.1　使用GPD计算抓握姿态 297
12.4.2　在Gazebo和真实机器人上执行拾取和放置动作 300
12.5　理解用于机器人硬件接口的DYNAMIXEL ROS伺服控制器 300
12.5.1　DYNAMIXEL伺服舵机 300
12.5.2　DYNAMIXEL-ROS接口 301
12.6　7-DOF机械臂与ROS MoveIt! 302
12.6.1　为COOL机械臂创建一个控制器软件包 303
12.6.2　COOL机械臂的MoveIt!配置 306
12.7　习题 308
12.8　本章小结 308
第13章　在MATLAB和Simulink中使用ROS 309
13.1　学习使用MATLAB与MATLAB-ROS 309
13.1.1　机器人系统工具箱和ROS-MATLAB接口入门 310
13.1.2　ROS话题和MATLAB回调函数 313
13.1.3　为Turtlebot机器人设计一个避障系统 317
13.2　学习使用ROS与Simulink 321
13.2.1　在Simulink中创建波形信号积分器 321
13.2.2　在Simulink中使用ROS消息 323
13.2.3　在Simulink中发布ROS消息 323
13.2.4　在Simulink中订阅ROS话题 327
13.3　用Simulink开发一个简单的控制系统 328
13.4　习题 332
13.5　本章小结 332
第14章　ROS与工业机器人 333
14.1　理解ROS-Industrial软件包 333
14.1.1　ROS-Industrial的目标 334
14.1.2　ROS-Industrial简史 334
14.1.3　ROS-Industrial优点 334
14.2　安装ROS-Industrial软件包 334
14.3　ROS-Industrial软件包框图 335
14.4　为工业机器人创建URDF 336
14.5　为工业机器人创建MoveIt!配置 337
14.5.1　更新MoveIt!配置文件 340
14.5.2　测试MoveIt!配置 341
14.6　安装UR机械臂的ROS-Industrial软件包 341
14.7　理解UR机械臂的MoveIt!配置 343
14.8　使用真实的UR机器人和ROS-I 345
14.9　ABB机器人的MoveIt!配置 346
14.10　ROS-Industrial机器人支持软件包 349
14.11　ROS-Industrial 机器人客户端软件包 351
14.12　ROS-Industrial 机器人驱动软件包 352
14.13　理解MoveIt! IKFast插件 354
14.14　为ABB IRB 6640机器人创建MoveIt! IKFast插件 354
14.14.1　开发MoveIt! IKFast插件的前提条件 354
14.14.2　OpenRave和IKFast模块 354
14.15　为使用OpenRave，创建机器人的COLLADA文件 357
14.16　为IRB 6640机器人生成IKFast CPP文件 358
14.17　习题 361
14.18　本章小结 361
第15章　调试方法与最佳实战技巧 362
15.1　在Ubuntu中安装RoboWare Studio 362
15.1.1　安装和卸载RoboWare Studio 363
15.1.2　RoboWare Studio入门 363
15.1.3　在RoboWare Studio中创建ROS软件包 364
15.1.4　在RoboWare Studio中编译ROS工作区 366
15.1.5　在RoboWare Studio中运行ROS节点 367
15.1.6　在RoboWare界面启动ROS工具 368
15.1.7　处理活动的ROS话题、节点和服务 369
15.1.8　使用RoboWare工具创建ROS节点和类 370
15.1.9　RoboWare Studio中的ROS软件包管理器 371
15.2　ROS的最佳实战技巧与经验 372
15.3　ROS软件包中的最佳实战技巧与经验 374
15.4　ROS中的重要调试技巧 374
15.5　习题 377
15.6　本章小结 378

.　　第6章介绍通过ROS在多个机器人间进行通信的方法，其中的机器人既可以是同类型的，也可以是不同类型的（即异构多机器人系统）。在此基础上，还将介绍对一组多机器人进行单独或同时控制的方法。
　　第7章介绍新型的嵌入式控制器及处理器板，例如基于STM32的控制器、Tinkerboard、Jetson Nano以及其他类似产品。本章还将介绍怎样通过ROS控制这些板卡的GPIO（General-Purpose Input/Output，通用输入/输出接口），以及如何通过Alexa提供的语音交互功能进行语音控制。
　　第8章介绍机器人学领域最重要的学习技术之一——强化学习。本章将介绍强化学习的内涵，并通过实例介绍强化学习背后的数学知识。此外，还将通过一系列实例展示强化学习技术是如何在ROS中进行应用的。
　　第9章介绍深度学习在机器人领域的应用。本章将介绍如何使用深度学习实现图像识别，还将介绍使用SVM（Support Vector Machine，支持向量机）的应用程序。
　　第10章是本书中最有趣的内容之一。本章将展示如何使用ROS和Gazebo构建一辆模拟的自动驾驶汽车。
　　第11章展示如何通过VR头盔和体感控制器Leap Motion实现对机器人的远程操控。本章将介绍VR头盔的应用，这是当前最流行的技术之一。
　　第12章通过一个项目展示如何在ROS下使用OpenCV库。在本项目中，将构建一个最基本的人脸跟踪器，实现摄像头对人脸的实时跟踪。本章将使用诸如Dynamixel的智能伺服系统实现机器人的旋转。
　　充分利用本书
　　读者需要一台运行Linux系统（最佳版本为Ubuntu 18.04）的个人计算机。
　　个人计算机配置需求为：具有显卡，内存不小于4GB（8GB更佳）。这主要是为了更好地运行Gazebo，也是为了更好地进行点云和计算机视觉处理。
　　读者最好能够拥有书中提到的传感器、执行器以及I/O板，并且能够将这些硬件连接到自己的计算机上，同时为了能够复制相关代码，读者需要安装Git。
　　如果读者使用Windows系统，则推荐下载VirtualBox，并在其中安装和配置Ubuntu。不过，需要提醒的一点是，在虚拟机中运行ROS相关程序、连接某些硬件时可能存在某些问题。
　　下载示例代码及彩色图像
　　本书的示例代码及所有截图和样图，可以从http://www.packtpub.com通过个人账号下载，也可以访问华章图书官网http://www.hzbook.com，通过注册并登录个人账号下载。
　　下载完成后，读者可以将代码压缩包解压到本地（请确保已经安装了解压缩软件），具体操作系统的相应解压缩软件如下：
　　Windows下为WinRAR/7-Zip。
　　Mac下为Zipeg/iZip/UnRarX。
　　Linux下为7-Zip/PeaZip。
　　此外，读者还可以通过GitHub下载本书代码，网址为：
　　https://github.com/PacktPublishing/ROS-Robotics-Projects-SecondEdition
　　如果代码有所更新，则上述网址相应的仓库代码也会进行更新。
　　本书约定
　　代码段示例：
　　输入或输出命令行示例：
　　表示警告或重要的说明。
　　表示提示和技巧。
　　
　　
　　---------------------------精通ROS机器人编程（原书第2版）---------------------------
　　
　　
　　机器人操作系统（Robot Operating System，ROS）本质是机器人系统的中间件，可帮助开发人员编写机器人应用程序，现已被机器人公司、研究机构和大学广泛采用。本书主要介绍ROS框架的高级概念，特别适合已经熟悉ROS基本概念的读者。但是，第1章还是简要介绍了ROS的基本概念，以帮助初学者快速入门。读者将了解新机器人的软件包生成、机器人建模、设计等，以及利用ROS框架对机器人进行仿真、与ROS连接。这里使用的是高级的仿真软件和ROS工具，这些工具可以辅助机器人导航、控制和传感器可视化。最后，读者将学习如何使用ROS底层控制器、小节点（nodelet）和插件等重要概念。读者可以使用普通计算机来运行本书中的大部分示例，而无须任何特殊硬件。但是，在本书的某些章节中将讨论如何使用特殊硬件将ROS与外部传感器、驱动器和I/O开发板一起使用。
　　本书是按照如下顺序来组织的。在介绍了ROS的基本概念之后，开始讨论如何对机器人进行建模和仿真。Gazebo和V-REP仿真器将用于控制机器人建模并与之交互，还将用于连接机器人与MoveIt!和ROS导航软件包。然后讨论ROS插件、控制器和小节点。最后，本书还会讨论如何将Matlab和Simulink软件与ROS连接。
　　本书的读者对象
　　本书为有激情的机器人开发人员或想充分利用ROS功能的研究人员而写。本书也适合已经熟悉典型机器人应用的用户，或者想要进阶学习ROS，学习如何建模、构建、控制自己机器人的用户。如果你想轻松理解本书的所有内容，强烈建议你先掌握GNU/Linux和C++编程的基础知识。
　　本书主要内容
　　第1章介绍ROS的核心基本概念。
　　第2章解释如何使用ROS软件包。
　　第3章讨论两类机器人的设计：一类是七自由度（7-DOF）机械臂，另一类是差速驱动机器人。
　　第4章讨论7-DOF机械臂、差速轮式机器人和ROS控制器的仿真，这些控制器有助于控制Gazebo中的机器人关节。
　　第5章介绍如何使用V-REP仿真器和vrep_plugin将ROS连接到仿真场景中。然后讨论7-DOF机械臂和差速移动机器人的控制。
　　第6章介绍如何使用ROS MoveIt!和导航软件包集的现有功能，如机器人机械臂运动控制和机器人自主导航。
　　第7章展示ROS中的一些高级概念，例如ROS pluginlib、小节点和Gazebo插件。本章还将讨论每个概念的功能和应用，并通过一个示例介绍其工作原理。
　　第8章展示如何为类似于PR2的机器人编写基本的ROS控制器。在创建控制器后，我们将使用Gazebo中的PR2来运行控制器。与此同时，我们还将看到如何为RViz创建插件。
　　第9章讨论一些硬件组件（如传感器和执行器）与ROS的接口。我们将看到如何使用I/O开发板（如Arduino、树莓派和Odroid-XU4）与ROS的传感器通信。
　　第10章讨论如何使用ROS连接各种视觉传感器，并利用开源计算机视觉库（OpenCV）和点云库（PCL）与AR Markers一起对其进行编程。
　　第11章介绍如何构建具有差速驱动器配置的自主移动机器人，并将其与ROS连接。
　　第12章讨论MoveIt!的功能，例如碰撞规避，使用3D传感器进行感知、抓握、拾取和放置。在此之后，我们将学习如何将机器人控制器硬件与MoveIt!连接。
　　第13章讨论如何将Matlab和Simulink软件与ROS连接。
　　第14章帮助大家了解和安装ROS中的ROS-Industrial软件包。我们将学习如何为工业机器人开发MoveIt! IKFast插件。
　　第15章讨论如何在Eclipse IDE中设置ROS开发环境，并介绍ROS中的最佳实战经验与调试技巧。
　　如何学习本书
　　为了运行本书中的示例，你需要一台运行Linux系统的计算机。这里推荐安装的Linux发行版是Ubuntu 16.04，Debian 8也可以。建议计算机配置至少有4GB的内存和一款性能优异的处理器（Intel i系列）来执行Gazebo仿真和图像处理算法。
　　读者甚至可以在Windows系统上托管的虚拟机或VMware软件上安装Linux系统，在这样的虚拟系统中也可以工作。但这种选择的缺点是需要更多的计算资源来运行示例，并且当ROS与真实的硬件连接时，可能会遇到各种问题。
　　本书中使用的ROS版本是Kinetic Kame。需要的其他软件有V-REP仿真器、Git、Matlab和Simulink。
　　最后，某些章节要求读者将ROS与商用硬件连接，例如I/O开发板（Arduino、Odroid和树莓派）、视觉传感器（Kinect/Asus Xition Pro）和驱动器。你必须购买这些硬件才能运行本书中的一些示例，但这并不是学习ROS必须要购买的。
　　下载示例代码
　　你可以从www.packtpub.com通过个人账号下载本书的示例代码，也可以访问华章图书官网http://www.hzbook.com，通过注册并登录个人账号下载。
　　本书的代码也在GitHub上托管，网址为https://github.com/PacktPublishing/Mastering-ROS-for-Robotics-Programming-Second-Edition。如果代码有更新的话，会将更新提交到GitHub代码仓库中。
　　除此之外，我们还在https://github.com/PacktPublishing/中提供了其他书籍和视频，这里还有一些其他代码，有兴趣就去看看吧！
　　下载彩图
　　我们还提供了一个PDF文件，其中包含本书中使用的所有截图和样图。可以在此处下载：http://www.packtpub.com/sites/default/files/downloads/MasteringROSforRoboticsProgrammingSecondEdition_ColorImages.pdf。
　　排版约定
　　在本书中使用了许多排版约定。
　　代码格式如下：
　　命令行输入或输出格式如下：
　　粗体：表示你看到的是新术语、重要单词或句子。例如，菜单或对话框中的单词会出现在文本中。下面就是一个示例：在主工具栏上，选择“File ｜ Open Workspace”，然后选择代表ROS工作区的目录。
　　警告或重要说明标志。
　　提示和技巧标志。
　　

.　　
　　
　　机器人技术在强调一致性与完美性的工业领域极具吸引力。 自动化在当今世界发挥着重要作用，其中的大多数是通过机器人应用和支持机器人的各类平台实现的。 ROS是一个模块化软件平台，用于开发通用性的机器人应用。本书聚焦于ROS当前稳定的发布版本Kinect Kame，讨论机器人领域的高级概念，并展示如何使用ROS编程。
　　本书首先深入介绍ROS框架，帮助你清晰地了解ROS是如何工作的。然后，你将学习如何构建复杂机器人的模型，并用运动规划库（ROS MoveIt！）和ROS导航软件包集（Navigation）对机器人进行仿真和交互。之后，你将了解如何把I/O开发板、传感器和执行机构与ROS连接，还将学习如何连接硬件设备，以及如何用ROS和ROS-Industrial对复杂机器人进行仿真。最后，你将了解ROS程序设计的最佳实战技巧与经验。
　　通过阅读本书，你将学到：
　　? 创建一个7-DOF机械臂，以及一个差速轮式移动机器人。
　　? 在ROS中，用Gazebo和V-REP进行机器人仿真。
　　? 用MoveIt!对7-DOF机械臂进行运动规划。
　　? 在ROS中用SLAM和AMCL实现差速驱动机器人的自主导航。
　　? 深入了解ROS pluginlib、 ROS小节点和Gazebo插件。
　　? 将I/O开发板（如Arduino）、机器人传感器及高端执行机构与ROS连接。
　　? 用ROS-Industrial对ABB机械臂和UR机械臂进行仿真和运动规划。
　　? 用ROS新版本探究ROS的开放框架。