机器人设计与制作系列ROS机器人编程:原理与应用

译者序
前言
**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*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*小发布器节点 / 13
1.2.6　规划节点时间 / 15
1.2.7　编写一个*小ROS订阅器 / 17
1.2.8　编译和运行*小订阅器 / 19
1.2.9　总结*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rosbag / 21
1.3.1　用catkin_simple简化CMakeLists.txt / 21
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　*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　*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OpenCV / 217
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LIDAR / 297
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 / 36