机器人设计与制作系列 ROS机器人编程 原理与应用2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

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第一部分 ROS基础1

第1章 概述：ROS工具和节点2

1.1 ROS基础概念2

1.2编写ROS节点5

1.2.1创建ROS程序包5

1.2.2编写一个最小的ROS发布器8

1.2.3编译ROS节点11

1.2.4运行ROS节点12

1.2.5检查运行中的最小发布器节点13

1.2.6规划节点时间15

1.2.7编写一个最小ROS订阅器17

1.2.8编译和运行最小订阅器19

1.2.9总结最小订阅器和发布器节点21

1.3更多的ROS工具：catkin- simple、roslaunch、 rqt console和rosbag21

1.3.1用catkin-simple简化CMakeLists.txt21

1.3.2自动启动多个节点23

1.3.3在ROS控制台观察输出25

1.3.4使用rosbag记录并回放数据26

1.4最小仿真器和控制器示例28

1.5小结32

第2章 消息、类和服务器33

2.1定义自定义消息33

2.1.1定义一条自定义消息34

2.1.2定义一条变长的消息38

2.2 ROS服务介绍43

2.2.1服务消息43

2.2.2 ROS服务节点45

2.2.3与ROS服务手动交互47

2.2.4 ROS服务客户端示例48

2.2.5运行服务和客户端示例50

2.3在ROS中使用C＋＋类51

2.4在ROS中创建库模块56

2.5动作服务器和动作客户端介绍61

2.5.1创建动作服务器包62

2.5.2定义自定义动作服务器消息62

2.5.3设计动作客户端68

2.5.4运行示例代码71

2.6参数服务器介绍80

2.7小结84

第二部分 ROS中的仿真和可视化85

第3章ROS中的仿真86

3.1简单的2维机器人仿真器86

3.2动力学仿真建模93

3.3统一的机器人描述格式95

3.3.1运动学模型95

3.3.2视觉模型98

3.3.3动力学模型99

3.3.4碰撞模型102

3.4 Gazebo介绍104

3.5最小关节控制器112

3.6使用Gazebo插件进行关节伺服控制118

3.7构建移动机器人模型124

3.8仿真移动机器人模型132

3.9组合机器人模型136

3.10小结139

第4章ROS中的坐标变换141

4.1 ROS中的坐标变换简介141

4.2转换侦听器149

4.3使用Eigen库156

4.4转换ROS数据类型161

4.5小结163

第5章ROS中的感知与可视化164

5.1 rviz中的标记物和交互式标记物168

5.1.1 rviz中的标记物168

5.1.2三轴显示示例172

5.1.3 rviz中的交互式标记物176

5.2在rviz中显示传感器值183

5.2.1仿真和显示激光雷达183

5.2.2仿真和显示彩色相机数据189

5.2.3仿真和显示深度相机数据193

5.2.4 rviz中点的选择198

5.3小结201

第三部分 ROS中的感知处理203

第6章在ROS中使用相机204

6.1相机坐标系下的投影变换204

6.2内置相机标定206

6.3标定立体相机内参211

6.4在ROS中使用OpenCV217

6.4.1 OpenCV示例：寻找彩色像素218

6.4.2 OpenCV示例：查找边缘223

6.5小结224

第7章 深度图像与点云信息225

7.1从扫描LIDAR中获取深度信息225

7.2立体相机的深度信息230

7.3深度相机236

7.4小结237

第8章 点云数据处理238

8.1简单的点云显示节点238

8.2从磁盘加载和显示点云图像244

8.3将发布的点云图像保存到磁盘246

8.4用PCL方法解释点云图像248

8.5物体查找器257

8.6小结261

第四部分 ROS中的移动机器人263

第9章 移动机器人的运动控制264

9.1生成期望状态264

9.1.1从路径到轨迹264

9.1.2轨迹构建器库268

9.1.3开环控制273

9.1.4发布期望状态274

9.2机器人状态估计282

9.2.1从Gazebo获得模型状态282

9.2.2里程计286

9.2.3混合里程计、GPS和惯性传感器292

9.2.4混合里程计和LIDAR297

9.3差分驱动转向算法302

9.3.1机器人运动模型303

9.3.2线性机器人的线性转向304

9.3.3非线性机器人的线性转向306

9.3.4非线性机器人的非线性转向308

9.3.5仿真非线性转向算法309

9.4相对于地图坐标系的转向312

9.5小结317

第10章 移动机器人导航318

10.1构建地图318

10.2路径规划323

10.3 move base客户端示例328

10.4修改导航栈331

10.5 小结335

第五部分 ROS中的机械臂337

第11章 底层控制338

11.1单自由度移动关节机器人模型338

11.2位置控制器示例339

11.3速度控制器示例342

11.4力控制器示例344

11.5机械臂的轨迹消息349

11.6 7自由度臂的轨迹插值动作服务器353

11.7小结354

第12章 机械臂运动学355

12.1正向运动学356

12.2逆向运动学360

12.3小结365

第13章 手臂运动规划366

13.1笛卡儿运动规划367

13.2关节空间规划的动态规划368

13.3笛卡儿运动动作服务器372

13.4小结376

第14章Baxter仿真器进行手臂控制377

14.1运行Baxter仿真器377

14.2 Baxter关节和主题379

14.3 Baxter夹具382

14.4头盘控制385

14.5指挥Baxter关节387

14.6使用ROS关节轨迹控制器390

14.7关节空间记录和回放节点391

14.8 Baxter运动学397

14.9 Baxter笛卡儿运动399

14.10小结404

第15章object-grabber包405

15.1 object-grabber代码组织405

15.2对象操作查询服务407

15.3通用夹具服务410

15.4 object-grabber动作服务器412

15.5 object-grabber动作客户端示例415

15.6小结425

第六部分 系统集成与高级控制427

第16章 基于感知的操作428

16.1外部相机标定428

16.2综合感知和操作431

16.3小结440

第17章 移动操作441

17.1移动机械手模型441

17.2移动操作442

17.3小结446

第18章 总结447

参考文献449