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第1章ROS入门1

1.1 PC安装教程3

1.2使用软件库安装ROS Kinetic3

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9

1.4通过Docker镜像使用ROS11

1.4.1安装Docker11

1.4.2获取和使用ROS Docker镜像和容器11

1.5在BeagleBone Black上安装ROS Kinetic12

1.5.1准备工作13

1.5.2配置主机和source.list文件16

1.5.3设置密钥16

1.5.4安装ROS功能包17

1.5.5为ROS初始化rosdep17

1.5.6在BeagleBone Black中配置环境18

1.5.7在BeagleBone Black中安装rosinstall18

1.5.8 BeagleBone Black基本ROS示例18

1.6本章小结19

第2章ROS架构及概念20

2.1理解ROS文件系统级20

2.1.1工作空间21

2.1.2功能包22

2.1.3元功能包23

2.1.4消息24

2.1.5服务25

2.2理解ROS计算图级25

2.2.1节点与nodelet27

2.2.2主题28

2.2.3服务29

2.2.4消息29

2.2.5消息记录包30

2.2.6节点管理器30

2.2.7参数服务器30

2.3理解ROS开源社区级31

2.4 ROS试用练习32

2.4.1 ROS文件系统导览32

2.4.2创建工作空间32

2.4.3创建ROS功能包和元功能包33

2.4.4编译ROS功能包34

2.4.5使用ROS节点35

2.4.6如何使用主题与节点交互37

2.4.7如何使用服务39

2.4.8使用参数服务器41

2.4.9创建节点42

2.4.10编译节点44

2.4.11创建msg和srv文件45

2.4.12使用新建的srv和msg文件48

2.4.13 launch文件51

2.4.14动态参数53

2.5本章小结57

第3章 可视化和调试工具58

3.1调试ROS节点60

3.1.1使用gdb调试器调试ROS节点60

3.1.2在ROS节点启动时调用gdb调试器61

3.1.3在ROS节点启动时调用valgrind分析节点62

3.1.4设置ROS节点core文件转储62

3.2日志消息62

3.2.1输出日志消息62

3.2.2设置调试消息级别63

3.2.3为特定节点配置调试消息级别64

3.2.4消息命名65

3.2.5按条件显示消息与过滤消息65

3.2.6显示消息的方式——单次、可调以及其他组合66

3.2.7使用rqt console和rqt_logger_ level在运行时修改调试级别66

3.3检测系统状态69

3.4设置动态参数73

3.5当出现异常状况时使用roswtf75

3.6可视化节点诊断77

3.7绘制标量数据图78

3.8图像可视化81

3.9 3D可视化83

3.9.1使用rqt_rviz在3D世界中实现数据可视化83

3.9.2主题与坐标系的关系86

3.9.3可视化坐标变换87

3.10保存与回放数据88

3.10.1什么是消息记录包文件89

3.10.2使用rosbag在消息记录包文件中记录数据89

3.10.3回放消息记录包文件90

3.10.4查看消息记录包文件的主题和消息91

3.11应用rqt与rqt_gui插件93

3.12本章小结93

第4章3D建模与仿真95

4.1在ROS中自定义机器人的3D模型95

4.2创建第一个URDF文件95

4.2.1解释文件格式97

4.2.2在rviz里查看3D模型98

4.2.3加载网格到机器人模型中100

4.2.4使机器人模型运动100

4.2.5物理和碰撞属性101

4.3 xacro——一种更好的机器人建模方法102

4.3.1使用常量102

4.3.2使用数学方法103

4.3.3使用宏103

4.3.4使用代码移动机器人103

4.3.5使用SketchUp进行3D建模107

4.4在ROS中仿真109

4.4.1在Gazebo中使用URDF3D模型109

4.4.2在Gazebo中添加传感器112

4.4.3在Gazebo中加载和使用地图115

4.4.4在Gazebo中移动机器人116

4.5本章小结118

第5章 导航功能包集入门119

5.1 ROS导航功能包集119

5.2创建变换120

5.2.1创建广播器121

5.2.2创建侦听器121

5.2.3查看坐标变换树124

5.3发布传感器信息124

5.4发布里程数据信息127

5.4.1 Gazebo如何获取里程数据128

5.4.2使用Gazebo创建里程数据131

5.4.3创建自定义里程数据132

5.5创建基础控制器135

5.6使用ROS创建地图139

5.6.1使用map_ server保存地图141

5.6.2使用map_ server加载地图141

5.7本章小结142

第6章 导航功能包集进阶144

6.1创建功能包144

6.2创建机器人配置144

6.3配置全局和局部代价地图147

6.3.1基本参数的配置147

6.3.2全局代价地图的配置148

6.3.3局部代价地图的配置149

6.3.4底盘局部规划器配置149

6.4为导航功能包集创建启动文件150

6.5为导航功能包集设置rviz151

6.5.1 2D位姿估计152

6.5.2 2D导航目标152

6.5.3静态地图154

6.5.4粒子云154

6.5.5机器人占地空间155

6.5.6局部代价地图156

6.5.7全局代价地图156

6.5.8全局规划157

6.5.9局部规划158

6.5.10规划器规划158

6.5.11当前目标159

6.6自适应蒙特卡罗定位160

6.7使用rqt_reconfigure修改参数161

6.8机器人避障162

6.9发送目标163

6.10本章小结166

第7章 使用Movelt！167

7.1 MoveIt！体系结构167

7.1.1运动规划169

7.1.2规划场景169

7.1.3世界几何结构显示器170

7.1.4运动学170

7.1.5碰撞检测170

7.2在MoveIt！中集成一个机械臂171

7.2.1工具箱里有什么171

7.2.2使用设置助手生成一个MoveIt！功能包172

7.2.3集成到RViz中176

7.2.4集成到Gazebo或实际机械臂中179

7.3简单的运动规划180

7.3.1规划单个目标181

7.3.2规划一个随机目标181

7.3.3规划预定义的群组状态183

7.3.4显示目标的运动183

7.4考虑碰撞的运动规划184

7.4.1将对象添加到规划场景中184

7.4.2从规划的场景中删除对象185

7.4.3应用点云进行运动规划186

7.5抓取和放置任务187

7.5.1规划的场景188

7.5.2要抓取的目标对象189

7.5.3支撑面189

7.5.4感知191

7.5.5抓取191

7.5.6抓取操作193

7.5.7放置操作195

7.5.8演示模式197

7.5.9在Gazebo中仿真198

7.6本章小结199

第8章在ROS下使用传感器和执行器200

8.1使用游戏杆或游戏手柄200

8.1.1 joy_ node如何发送游戏杆动作消息201

8.1.2使用游戏杆数据移动机器人模型202

8.2使用Arduino添加更多的传感器和执行器206

8.2.1创建使用Arduino的示例程序207

8.2.2由ROS和Arduino控制的机器人平台210

8.3使用9自由度低成本IMU217

8.3.1安装Razor IMU ROS库219

8.3.2 Razor如何在ROS中发送数据221

8.3.3创建一个ROS节点以使用机器人中的9DoF传感器数据222

8.3.4使用机器人定位来融合传感器数据223

8.4使用IMU—— Xsens MTi225

8.5 GPS的使用226

8.5.1 GPS如何发送信息228

8.5.2创建一个使用GPS的工程示例229

8.6使用激光测距仪——Hokuyo URG-041x230

8.6.1了解激光如何在ROS中发送数据231

8.6.2访问和修改激光数据232

8.7创建launch文件234

8.8使用Kinect传感器查看3D环境中的对象235

8.8.1 Kinect如何发送和查看传感器数据236

8.8.2创建使用Kinect的示例238

8.9使用伺服电动机——Dynamixel239

8.9.1 Dynamixel如何发送和接收运动命令241

8.9.2创建和使用伺服电动机示例241

8.10本章小结243

第9章 计算机视觉244

9.1 ROS摄像头驱动程序支持245

9.1.1 FireWire IEEE1394摄像头245

9.1.2 USB摄像头249

9.1.3使用OpenCV制作USB摄像头驱动程序250

9.2 ROS图像255

9.3 ROS中的OpenCV库256

9.3.1安装OpenCV 3.0256

9.3.2在ROS中使用OpenCV256

9.4使用rqt image_ view显示摄像头输入的图像257

9.5标定摄像头257

9.5.1如何标定摄像头258

9.5.2双目标定261

9.6 ROS图像管道264

9.7计算机视觉任务中有用的ROS功能包269

9.7.1视觉里程计270

9.7.2使用viso2实现视觉里程计270

9.7.3摄像头位姿标定271

9.7.4运行viso2在线演示273

9.7.5使用低成本双目摄像头运行viso2276

9.8使用RGBD深度摄像头实现视觉里程计276

9.8.1安装fovis276

9.8.2用Kinect RGBD深度摄像头运行fovis277

9.9计算两幅图像的单应性278

9.10本章小结279

第10章 点云280

10.1理解点云库280

10.1.1不同的点云类型281

10.1.2 PCL中的算法281

10.1.3 ROS的PCL接口282

10.2我的第一个PCL程序283

10.2.1创建点云284

10.2.2加载和保存点云到硬盘中287

10.2.3可视化点云290

10.2.4滤波和缩减采样294

10.2.5配准与匹配298

10.2.6点云分区301

10.3分割305

10.4本章小结308