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第1章 ROS Hydro系统入门1

1.1 PC安装教程3

1.2 使用软件库安装ROS Hydro3

1.2.1 配置Ubuntu软件库4

1.2.2 添加软件库到sources.list文件中4

1.2.3 设置密钥5

1.2.4 安装ROS5

1.2.5 初始化rosdep6

1.2.6 配置环境6

1.2.7 安装rosinstall7

1.3 如何安装VirtualBox和Ubuntu8

1.3.1 下载VirtualBox8

1.3.2 创建虚拟机8

1.4 在BeagleBone Black上安装ROSHydro11

1.4.1 准备工作12

1.4.2 配置主机和source.list文件13

1.4.3 设置密钥14

1.4.4 安装ROS功能包14

1.4.5 初始化rosdep15

1.4.6 在BeagleBone Black中配置环境15

1.4.7 在BeagleBone Black中安装rosinstall15

1.5 本章小结15

第2章 ROS系统架构及概念16

2.1 理解ROS文件系统级16

2.1.1 工作空间17

2.1.2 功能包18

2.1.3 综合功能包19

2.1.4 消息20

2.1.5 服务21

2.2 理解ROS计算图级22

2.2.1 节点与nodelet23

2.2.2 主题24

2.2.3 服务25

2.2.4 消息26

2.2.5 消息记录包26

2.2.6 节点管理器26

2.2.7 参数服务器27

2.3 理解ROS开源社区级27

2.4 ROS系统试用练习28

2.4.1 ROS文件系统导览28

2.4.2 创建工作空间29

2.4.3 创建ROS功能包和综合功能包30

2.4.4 编译ROS功能包30

2.4.5 使用ROS节点31

2.4.6 如何使用主题与节点交互33

2.4.7 如何使用服务36

2.4.8 使用参数服务器38

2.4.9 创建节点38

2.4.10 编译节点41

2.4.11 创建msg和srv文件42

2.4.12 使用新建的srv和msg文件44

2.4.13 启动文件48

2.4.14 动态参数50

2.5 本章小结54

第3章 可视化和调试工具55

3.1 调试ROS节点57

3.1.1 使用gdb调试器调试ROS节点57

3.1.2 ROS节点启动时调用gdb调试器58

3.1.3 ROS节点启动时调用valgrind分析节点59

3.1.4 设置ROS节点core文件转储59

3.2 日志信息59

3.2.1 输出日志信息59

3.2.2 设置调试信息级别60

3.2.3 为特定节点配置调试信息级别61

3.2.4 信息命名62

3.2.5 按条件显示信息与过滤信息62

3.2.6 显示信息的方式——单次、可调、组合63

3.2.7 使用rqt_console和rqt_logger_level在运行时修改调试级别63

3.3 检测系统状态66

3.3.1 检测节点、主题、服务和参数67

3.3.2 使用rqt_graph在线检测节点状态图70

3.4 设置动态参数71

3.5 当出现异常状况时使用roswtf72

3.6 可视化节点诊断74

3.7 绘制标量数据图75

3.8 图像可视化77

3.9 3D可视化79

3.9.1 使用rqt_rviz在3D世界中实现数据可视化79

3.9.2 主题与坐标系的关系82

3.9.3 可视化坐标变换82

3.10 保存与回放数据83

3.10.1 什么是消息记录包文件84

3.10.2 使用rosbag在消息记录包中记录数据84

3.10.3 回放消息记录包文件85

3.10.4 检查消息记录包文件的主题和消息86

3.11 应用rqt与rqt_gui插件88

3.12 本章小结88

第4章 在ROS下使用传感器和执行器90

4.1 使用游戏杆或游戏手柄90

4.1.1 ioy_node如何发送游戏杆动作消息91

4.1.2 使用游戏杆数据在turtlesim中移动海龟92

4.2 使用激光雷达——Hokuyo URG-04lx95

4.2.1 了解激光雷达如何在ROS中发送数据96

4.2.2 访问和修改激光雷达数据98

4.3 使用Kinect传感器查看3D环境中的对象100

4.3.1 如何发送和查看Kinect数据101

4.3.2 创建使用Kinect的示例102

4.4 使用伺服电动机——Dynamixel104

4.5 使用Arduino添加更多的传感器和执行器107

4.6 在Arduino上使用超声波传感器111

4.7 距离传感器如何发送消息113

4.7.1 创建使用超声波的示例113

4.7.2 Xsens如何在ROS中发送数据116

4.7.3 创建使用Xsens的示例116

4.8 使用10自由度低成本惯性测量模组IMU118

4.8.1 下载加速度传感器库119

4.8.2 Arduino Nano和10自由度传感器编程120

4.8.3 创建ROS节点以使用10自由度传感器数据121

4.9 GPS的使用123

4.9.1 GPS如何发送信息125

4.9.2 创建一个使用GPS的工程实例126

4.10 本章小结127

第5章 计算机视觉128

5.1 连接和运行摄像头129

5.1.1 FireWire IEEE1394摄像头129

5.1.2 USB摄像头133

5.2 使用OpenCV制作USB摄像头驱动程序134

5.2.1 通过cv_bridge使用OpenCV处理ROS图像139

5.2.2 使用image transport发布图像139

5.2.3 在ROS中使用OpenCV140

5.2.4 显示摄像头输入的图像140

5.3 标定摄像头141

5.4 ROS图像管道148

5.5 计算机视觉任务中有用的ROS功能包152

5.6 使用viso2实现视觉里程计153

5.6.1 摄像头位姿标定154

5.6.2 运行viso2在线演示157

5.6.3 使用低成本双目摄像头运行viso2159

5.7 使用RGBD深度摄像头实现视觉里程计160

5.7.1 安装fovis160

5.7.2 用Kinect RGBD深度摄像头运行fovis160

5.8 计算两幅图像的单应性161

5.9 本章小结162

第6章 点云163

6.1 理解点云库163

6.1.1 不同的点云类型164

6.1.2 PCL中的算法164

6.1.3 ROS的PCL接口165

6.2 我的第一个PCL程序166

6.2.1 创建点云167

6.2.2 加载和保存点云到硬盘170

6.2.3 可视化点云173

6.2.4 滤波和缩减采样176

6.2.5 配准与匹配181

6.2.6 点云分区184

6.3 分割187

6.4 本章小结191

第7章 3D建模与仿真192

7.1 在ROS中自定义机器人的3D模型192

7.2 创建第一个URDF文件192

7.2.1 解释文件格式194

7.2.2 在rviz里查看3D模型195

7.2.3 加载网格到机器人模型197

7.2.4 使机器人模型运动198

7.2.5 物理属性和碰撞属性198

7.3 xacro——一个更好的机器人建模方法199

7.3.1 使用常量199

7.3.2 使用数学方法200

7.3.3 使用宏200

7.3.4 使用代码移动机器人201

7.3.5 使用SketchUp进行3D建模204

7.4 在ROS中仿真205

7.4.1 在Gazebo中使用URDF 3D模型206

7.4.2 在Gazebo中添加传感器208

7.4.3 在Gazebo中加载和使用地图211

7.4.4 在Gazebo中移动机器人213

7.5 本章小结215

第8章 导航功能包集入门216

8.1 ROS导航功能包集216

8.2 创建变换217

8.2.1 创建广播机构218

8.2.2 创建侦听器218

8.2.3 查看坐标变换树221

8.3 发布传感器信息221

8.4 发布里程数据信息224

8.4.1 Gazebo如何获取里程数据225

8.4.2 创建自定义里程数据228

8.5 创建基础控制器232

8.5.1 使用Gazebo创建里程数据233

8.5.2 创建自己的基础控制器235

8.6 使用ROS创建地图237

8.6.1 使用map_server保存地图238

8.6.2 使用map_server加载地图239

8.7 本章小结240

第9章 导航功能包集进阶241

9.1 创建功能包241

9.2 创建机器人配置241

9.3 配置全局和局部代价地图243

9.3.1 基本参数的配置244

9.3.2 全局代价地图的配置245

9.3.3 局部代价地图的配置245

9.3.4 基本局部规划器配置246

9.4 为导航功能包集创建启动文件247

9.5 为导航功能包集设置rviz248

9.5.1 2D位姿估计248

9.5.2 2D导航目标249

9.5.3 静态地图249

9.5.4 粒子云251

9.5.5 机器人占地空间251

9.5.6 局部代价地图252

9.5.7 全局代价地图252

9.5.8 全局规划254

9.5.9 局部规划254

9.5.10 规划器规划254

9.5.11 当前目标255

9.6 自适应蒙特卡罗定位256

9.7 使用rqt_reconfigure修改参数258

9.8 机器人避障259

9.9 发送目标260

9.10 本章小结262

第10章 使用MoveIt！264

10.1 MoveIt！体系结构264

10.1.1 运动规划265

10.1.2 规划场景267

10.1.3 运动学268

10.1.4 碰撞检测268

10.2 在MoveIt！中集成一个机械臂268

10.2.1 工具箱里有什么268

10.2.2 使用设置助手生成一个MoveIt！包269

10.2.3 集成到rviz273

10.2.4 集成到Gazebo或实际机器人的手臂276

10.3 简单的运动规划277

10.3.1 规划单个目标278

10.3.2 规划一个随机目标278

10.3.3 规划预定义的群组状态280

10.3.4 显示目标的运动280

10.4 考虑碰撞的运动规划280

10.4.1 将对象添加到规划场景中281

10.4.2 从规划的场景中删除对象282

10.4.3 应用点云进行运动规划283

10.5 抓取和放置任务284

10.5.1 规划的场景285

10.5.2 感知288

10.5.3 抓取288

10.5.4 抓取操作290

10.5.5 放置操作292

10.5.6 演示模式295

10.5.7 在Gazebo中仿真295

10.6 本章小结296