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ros《机器人操作系统入门》 课 程讲义.pdf

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：7.20M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    前言
    第一章 ROS简介
    机器人时代的到来
    ROS发展历程
    什么是ROS
    安装ROS
    安装ROS-Academy-for-Beginners教学包
    二进制与源码包
    安装RoboWare Studio
    单元测试一
    第二章 ROS文件系统
    Catkin编译系统
    Catkin工作空间
    Package软件包
    CMakeLists.txt
    package.xml
    Metapacakge软件元包
    其他常见文件类型
    单元测试二
    第三章 ROS通信架构（一）
    Node & Master
    Launch文件
    Topic
    Msg
    常见msg类型
    单元测试三
    第四章 ROS通信架构（二）
    Service
    Srv
    Parameter server
    Action
    常见srv类型
    常见action类型
    单元测试四
    第五章 常用工具
    Gazebo
    RViz
    Rqt
    Rosbag
    Rosbridge
    moveit!
    单元测试五
    第六章 roscpp
    Client Library与roscpp
    节点初始、关闭与NodeHandle
    Topic in roscpp
    Service in roscpp
    Param in roscpp
    时钟
    日志与异常
    第七章 rospy
    Rospy与主要接口
    Topic in rospy
    Service in rospy
    Param与Time
    第八章 TF与URDF
    认识TF
    TF消息
    tf in c++
    tf in python
    统一机器人描述格式
    附录：TF数学基础
    三维空间刚体运动---旋转矩阵
    三维空间刚体运动---欧拉角
    三维空间刚体运动---四元数
    第九章 SLAM
    地图
    Gmapping
    Karto
    Hector
    第十章 Navigation
    Navigation Stack
    move_base
    costmap
    Map_server & Amcl
    附录：Navigation工具包说明
    amcl
    local_base_planner
    carrot_planner
    clear_costmap_recovery
    costmap_2d
    dwa_local_planner
    fake_localization
    global_planner
    map_server
    move_base_msg
    move_base
    move_slow_and_clear
    navfn
    nav_core
    robot_pose_ekf
    rotate_recovery
    目錄 前言 第一章 ROS简介 机器人时代的到来 ROS发展历程 什么是ROS 安装ROS 安装ROS-Academy-for-Beginners教学包 二进制与源码包 安装RoboWare Studio 单元测试一 第二章 ROS文件系统 Catkin编译系统 Catkin工作空间 Package软件包 CMakeLists.txt package.xml Metapacakge软件元包 其他常见文件类型 单元测试二 第三章 ROS通信架构（一） Node & Master Launch文件 Topic Msg 常见msg类型 单元测试三 第四章 ROS通信架构（二） Service Srv Parameter server 1.1 1.2 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 1.2.6 1.2.7 1.2.8 1.3 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.3.4 1.3.5 1.3.6 1.3.7 1.3.8 1.4 1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4 1.4.5 1.4.6 1.5 1.5.1 1.5.2 1.5.3 1
    Action 常见srv类型 常见action类型 单元测试四 第五章 常用工具 Gazebo RViz Rqt Rosbag Rosbridge moveit! 单元测试五 第六章 roscpp Client Library与roscpp 节点初始、关闭与NodeHandle Topic in roscpp Service in roscpp Param in roscpp 时钟 日志与异常 第七章 rospy Rospy与主要接口 Topic in rospy Service in rospy Param与Time 第八章 TF与URDF 认识TF TF消息 tf in c++ tf in python 统一机器人描述格式 附录：TF数学基础 三维空间刚体运动---旋转矩阵 三维空间刚体运动---欧拉角 1.5.4 1.5.5 1.5.6 1.5.7 1.6 1.6.1 1.6.2 1.6.3 1.6.4 1.6.5 1.6.6 1.6.7 1.7 1.7.1 1.7.2 1.7.3 1.7.4 1.7.5 1.7.6 1.7.7 1.8 1.8.1 1.8.2 1.8.3 1.8.4 1.9 1.9.1 1.9.2 1.9.3 1.9.4 1.9.5 1.9.6 1.9.6.1 1.9.6.2 2
    三维空间刚体运动---四元数 第九章 SLAM 地图 Gmapping Karto Hector 第十章 Navigation Navigation Stack move_base costmap Map_server & Amcl 附录：Navigation工具包说明 amcl local_base_planner carrot_planner clear_costmap_recovery costmap_2d dwa_local_planner fake_localization global_planner map_server move_base_msg move_base move_slow_and_clear navfn nav_core robot_pose_ekf rotate_recovery 1.9.6.3 1.10 1.10.1 1.10.2 1.10.3 1.10.4 1.11 1.11.1 1.11.2 1.11.3 1.11.4 1.12 1.12.1 1.12.2 1.12.3 1.12.4 1.12.5 1.12.6 1.12.7 1.12.8 1.12.9 1.12.10 1.12.11 1.12.12 1.12.13 1.12.14 1.12.15 1.12.16 3
    前言 中国大学MOOC---《机器人操作系统入门》课 程讲义 前言 欢迎来到中国大学MOOC---《机器人操作系统入门》课程，本书是课程的配套讲义，由中科 院软件所和重德智能公司共同推出，课程分为十个章节，与视频课程相对应，介绍ROS的基 本原理和用法。欢迎各位朋友在中国大学MOOC平台上选修这门课程。 本讲义希望带给读者最准确、生动、易懂的ROS入门指导，为了方便读者操作练习，我们同 时附有配套的教学代码示例，欢迎各位下载、学习和分享。 本讲义将长期维护，永久公开。如果你有任何问题，可在Github的issues里提出，也可以直接 联系我们的邮箱。由于我们课程团队的精力实在有限，本书难免存在错误和瑕疵，欢迎各位 朋友拍砖，我们将不断更新，一直努力。 出品 4
    前言 作者 柴长坤 chaichangkun@droid.ac.cn 武延军 yanjun@iscas.ac.cn 常先明 cxm@droid.ac.cn 致谢 安传旭 1179735683@qq.com 韩昊旻 hanhaomin008@126.com 韩锦飞 hanjf_robin@163.com 5
    第一章 ROS简介 第一章 ROS简介 本章简介 机器人操作系统(Robot Operating System, ROS)是一个应用于机器人上的操作系统，它操作 方便、功能强大，特别适用于机器人这种多节点多任务的复杂场景。 因此自ROS诞生以来， 受到了学术界和工业界的欢迎，如今已经广泛应用于机械臂、移动底盘、无人机、无人车等 许多种类的机器人上。 本章介绍ROS的产生、发展、特点和安装方法，带给你一个简单直观的ROS介绍。 6
    机器人时代的到来 1.1 机器人时代的到来 机器人时代与ROS诞生 他们速度很快，具有非凡智慧与致命力量；他们不受生命周期桎梏，是未来科技的希望。机 器人和仿生机器，正要从实验室的襁褓中迸裂而出，投入市场的广阔天地，运算能力的大幅 进步加上最新的机器人脑部设计，为机器人科技带来前所未有的改革，毋庸置疑，机器人即 将改变人类工作场所及生活状态。神爱世人，人亦钟情所造之物，如今有幸跟随时代步伐， 一起创造世界，借不灭之躯，走遍险远之地，看尽世之奇伟瑰怪。 曾经，机器人创新的门槛非常高。如果你想在任何应用领域开发出有分量的产品，你需要建 立一整套能够实现你想法的系统：包括硬件设备，当然还有控制系统，界面接口，以及让机 器人运行并作为测试平台的检测工具。“没有什么是现成的设备，除了一些很差，闭源的东西 外。” 随着机器人领域的快速发展和复杂化，代码复用和模块化的需求日益强烈，已有的开源系统 已不能很好地适应需求，2010年Willow Garage公司发布了开源机器人操作系统ROS。 7
    ROS发展历程 1.2 ROS发展历程 1.2.1 ROS起源与发展 本世纪开始，关于人工智能的研究进入了大发展阶段，包括全方位的具体的AI,例如斯坦福大 学人工智能实验室STAIR（Stanford Artificial Intelligence Robot）项目，该项目组创建了灵活 的、动态的软件系统的原型，用于机器人技术。在2007年，机器人公司Willow Garage和该项 目组合作，他们十分具有前瞻性的，提供了大量资源进一步扩展了这些概念，经过具体的研 究测试实现之后，无数的研究人员将他们的专业性研究贡献到ROS核心概念和其基础软件 包，这期间积累了众多的科学研究成果。ROS软件的开发自始至终采用开放的BSD协议，在 机器人技术研究领域逐渐成为一个被广泛使用的平台。 Willow Garage公司和斯坦福大学人工智能实验室合作以后，在2009年初推出了ROS0.4，这 是一个测试版的ROS，现在所用的系统框架在这个版本中已经具有了初步的雏形。之后的版 本才正式开启了ROS的发展成熟之路。 1.2.2 历代ROS版本 ROS1.0版本发布于2010年，基于PR2机器人开发了一系列机器人相关的基础软件包。随后 ROS版本迭代频繁，目前已经发布到了Lunar。 目前使用人数最多的是Kinetic和Indigo这两个 Long Term Support版本。 ROS版本 Lunar Loggerhead Kinetic Kame Jade Turtle Indigo lgloo Hydro Medusa Groovy Galapagos Fuerte Turtle Electric Emys Diamondback C Turtle Box TurtleBox Turtle 发布时间 2017.5 2016.5 2015.5 2014.7 2013.9 2012.12 2012.4 2011.8 2011.3 2010.8 2010.3 8
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