高等院校教师 ???????????????
本书以培养学生的工程素质和增强学生的动手能力为目的，按照实践驱动的思路精心设计并开展兼具基础性和实用性的教学活动。全书共10章，从三个维度介绍机器人操作系统（ROS）的原理及应用，包括基础知识（ROS简介、机器人简介、ROS的结构），训练技能（ROS的基本操作、ROS的常用工具、机器人的SLAM与导航），应用融合（机器人的视觉识别、机器人的语音识别、ROS中的Gazebo仿真、ROS的愿景—ROS 2）。全书代码示例采用C十十和Python语言编写，所有代码均可免费获取（关注封底“身边的信息学”微信服务号，输入本书5位书号80431即可获取）。为配合教学，本书还配有教学用PPT等教学资源，需要的教师可登录机械工业出版社教育服务网（www.cmpedu.com）或联系编辑索取（微信：18515977506，电话：010_88379753）。本书适合作为高等院校机器人工程、人工智能、自动化工程等专业的课程教材，同时可作为该领域技术人员的实践参考用书，助力读者掌握机器人技术。 ???????????????
第1章 ?ROS简介11.1 ?ROS的源头11.1.1 ?ROS的概念11.1.2 ?ROS解决的问题31.1.3 ?ROS的目标31.1.4 ?ROS平台41.2 ?ROS的安装41.2.1 ?虚拟机软件VMware的下载与安装41.2.2 ?在虚拟机中安装Ubuntu 18.0481.2.3 ?设置系统分辨率131.2.4 ?安装VMware Tools131.2.5 ?安装Melodic151.3 ?小结211.4 ?习题21第2章 ?机器人简介222.1 ?机器人的发展概述222.1.1 ?机器人的概念232.1.2 ?机器人的特点242.2 ?机器人的组成252.2.1 ?控制论范畴252.2.2 ?系统论范畴262.3 ?机器人的分类262.4 ?智能机器人282.5 ?小结292.6 ?习题29第3章 ?ROS的结构303.1 ?ROS的结构303.1.1 ?ROS开源社区级303.1.2 ?ROS文件系统级313.1.3 ?ROS计算图级323.2 ?数据的通信方式353.2.1 ?基于话题的异步RPC数据通信353.2.2 ?基于服务的同步RPC数据通信363.2.3 ?节点的连接373.3 ?小结373.4 ?习题38第4章 ?ROS的基本操作394.1 ?文件系统工具394.2 ?创建ROS包424.2.1 ?catkin功能包的结构424.2.2 ?为catkin创建工作空间424.2.3 ?创建和编译catkin功能包444.2.4 ?包依赖项454.3 ?节点464.3.1 ?roscore474.3.2 ?使用rosnode484.4 ?ROS话题494.4.1 ?使用rostopic504.4.2 ?使用rqt_graph534.4.3 ?使用rqt_plot534.5 ?ROS服务和参数544.5.1 ?使用rosservice554.5.2 ?使用rosparam574.6 ?使用rqt_console和roslaunch594.6.1 ?使用rqt_console和rqt_logger level594.6.2 ?使用roslaunch614.7 ?创建ROS msg和srv644.7.1 ?使用msg644.7.2 ?使用srv664.8 ?编写一个简单的发布器与订阅器684.8.1 ?编写发布器节点684.8.2 ?编写订阅器节点744.9 ?编写一个简单的服务端和客户端794.9.1 ?编写服务端节点794.9.2 ?编写客户端节点834.10 ?ROS数据记录与回放874.11 ?小结894.12 ?习题90第5章 ?ROS的常用工具925.1 ?ROS的TF2坐标变换925.1.1 ?TF2坐标变换初探925.1.2 ?TF2坐标变换945.1.3 ?TF2坐标变换示例965.2 ?ROS的launc 件1055.3 ?ROS的可视化工具1075.3.1 ?Qt工具1075.3.2 ?rviz1085.3.3 ?Gazebo1095.4 ?小结1145.5 ?习题114第6章 ?机器人的SLAM与导航1156.1 ?SLAM简介1156.1.1 ?SLAM分类1156.1.2 ?激光雷达SLAM的关键步骤1166.2 ?导航简介1176.2.1 ?机器人导航的路径规划1176.2.2 ?机器人导航的数据要求1206.2.3 ?导航的基本控制器1276.2.4 ?ROS的costmap1276.2.5 ?ROS的costmap_2d1286.2.6 ?ROS的move_base1306.2.7 ?ROS的gmapping1326.2.8 ?ROS的amcl1346.3 ?智能服务机器人及其定位与导航1386.3.1 ?ARTRobot_ROS智能服务机器人的参数1386.3.2 ?ARTRobot_ROS智能服务机器人的定位1396.3.3 ?ARTRobot_ROS智能服务机器人的导航1436.4 ?小结1476.5 ?习题147第7章 ?机器人的视觉识别1487.1 ?ROS中常见的相机1487.1.1 ?Kinect 2.01487.1.2 ?Astra相机1497.1.3 ?广角镜头1517.2 ?ROS中的图像话题格式1527.2.1 ?sensor_msgsImage1527.2.2 ?sensor_msgsPointCloud21537.3 ?基于Python在ROS中编写一个视觉功能包1547.3.1 ?rospy1567.3.2 ?rospy中常见的API和消息类型1567.3.3 ?OpenCV1597.3.4 ?cv_bridge1607.4 ?相机标定1637.5 ?颜色识别1657.6 ?ROS二维码识别1677.7 ?ROS物体跟踪1697.8 ?ROS实现动态物体识别1717.9 ?小结1747.10 ?习题174第8章 ?机器人的语音识别1758.1 ?ROS消息包1758.1.1 ?ROS消息包介绍1758.1.2 ?ROS中的图像桥梁1768.2 ?ROS中的小海龟例程1768.2.1 ?ROS中的几何消息包geometrymsgs1778.2.2 ?roscpp的常用API1778.2.3 ?roscpp的其他常用API1788.2.4 ?编写一个速度控制节点操作小海龟1798.3 ?科大讯飞官方语音平台1808.3.1 ?简介1808.3.2 ?注册流程1808.3.3 ?SDK下载1828.4 ?科大讯飞官方API简介1848.4.1 ?语音识别类1848.4.2 ?语音合成类1848.5 ?科大讯飞实现语音交互功能1848.5.1 ?ROS实现语音输入的功能1858.5.2 ?ROS实现文字转语音的功能1868.5.3 ?ROS实现与机器人的简单对话1878.5.4 ?ROS实现语音控制小海龟1898.6 ?小结1908.7 ?习题191第9章 ?ROS中的Gazebo仿真1929.1 ?知识准备1929.1.1 ?URDF的含义1939.1.2 ?URDF文件的组成1949.1.3 ?使用SolidWorks创建机器人建模的功能包1969.1.4 ?URDF模型的创建1969.1.5 ?优化URDF模型1989.1.6 ?添加激光雷达模型1999.1.7 ?添加Kinect模型2019.2 ?机器人运动学分析2049.2.1 ?机器人运动学正解2049.2.2 ?机器人运动学逆解2059.3 ?Gazebo中的运动学规划插件2059.4 ?控制Gazebo中的模型运动2089.5 ?激光雷达建图算法2099.6 ?小结2139.7 ?习题213 0章 ?ROS的愿景——ROS 221410.1 ?ROS 2概述21410.1.1 ?ROS 1的困局21410.1.2 ?ROS 2的优势21510.2 ?ROS 2的安装21610.2.1 ?ROS 2的安装方式21610.2.2 ?ROS 2的安装工具21610.2.3 ?ROS 2的安装步骤21610.2.4 ?ROS 2的官方案例22010.3 ?ROS 2的架构22010.3.1 ?ROS 2的系统架构22110.3.2 ?ROS 2的通信架构22110.3.3 ?ROS 2与ROS 1的融合22710.4 ?ROS 2的练习案例22810.5 ?小结23410.6 ?习题235习题参考答案236
