第 1章 ROS入門 1 1.1 簡(jiǎn)介 1 1.2 在桌面系統(tǒng)中安裝ROS 2 1.2.1 ROS 發(fā)行版 2 1.2.2 支持的操作系統(tǒng) 3 1.2.3 如何完成 4 1.3 在虛擬機(jī)中安裝ROS 8 1.4 在Linux容器中運(yùn)行ROS 10 1.4.1 準(zhǔn)備工作 10 1.4.2 如何完成 10 1.4.3 參考資料 13 1.5 在基于ARM的開(kāi)發(fā)板上安裝ROS 13 1.5.1 準(zhǔn)備工作 13 1.5.2 如何完成 15 1.5.3 設(shè)置系統(tǒng)位置 16 1.5.4 設(shè)置sources.list（源列表） 17 1.5.5 設(shè)置秘鑰 17 1.6 安裝ROS包 17 1.6.1 添加單個(gè)軟件包 17 1.6.2 初始化rosdep 18 1.6.3 環(huán)境配置 18 1.6.4 獲取rosinstall 18 第 2章 ROS的體系結(jié)構(gòu)與概念Ⅰ 20 2.1 簡(jiǎn)介 20 2.2 對(duì)ROS文件系統(tǒng)的深入解析 21 2.2.1 準(zhǔn)備工作 21 2.2.2 如何完成 22 2.2.3 擴(kuò)展學(xué)習(xí) 25 2.3 ROS計(jì)算圖分析 30 2.3.1 準(zhǔn)備工作 30 2.3.2 如何完成 32 2.4 加入ROS社區(qū) 37 2.5 學(xué)習(xí)ROS的使用 38 2.5.1 準(zhǔn)備工作 38 2.5.2 如何完成 38 2.5.3 工作原理 47 2.6 理解ROS啟動(dòng)（launch）文件 59 第3章 ROS的體系結(jié)構(gòu)與概念Ⅱ 61 3.1 簡(jiǎn)介 61 3.2 掌握參數(shù)服務(wù)器和動(dòng)態(tài)參數(shù) 62 3.2.1 準(zhǔn)備工作 62 3.2.2 如何完成 62 3.3 掌握ROS actionlib 68 3.3.1 準(zhǔn)備工作 68 3.3.2 如何完成 69 3.4 掌握ROS pluginlib 78 3.4.1 準(zhǔn)備工作 78 3.4.2 如何完成 78 3.5 掌握ROS nodelet 83 3.5.1 準(zhǔn)備工作 83 3.5.2 如何完成 83 3.5.3 擴(kuò)展學(xué)習(xí) 86 3.6 掌握Gazebo框架與插件 88 3.6.1 準(zhǔn)備工作 88 3.6.2 如何完成 89 3.7 掌握ROS的TF（坐標(biāo)變換） 91 3.7.1 準(zhǔn)備工作 92 3.7.2 如何完成 95 3.8 掌握ROS 可視化工具（RViz）及其插件 99 3.8.1 準(zhǔn)備工作 99 3.8.2 如何完成 101 第4章 ROS可視化與調(diào)試工具 104 4.1 簡(jiǎn)介 104 4.2 對(duì)ROS節(jié)點(diǎn)的調(diào)試和分析 105 4.2.1 準(zhǔn)備工作 105 4.2.2 如何完成 105 4.3 ROS消息的記錄與可視化 108 4.3.1 準(zhǔn)備工作 108 4.3.2 如何完成 110 4.3.3 更多內(nèi)容 112 4.4 ROS系統(tǒng)的檢測(cè)與診斷 114 4.4.1 準(zhǔn)備工作 114 4.4.2 如何完成 114 4.5 標(biāo)量數(shù)據(jù)的可視化和繪圖 118 4.5.1 準(zhǔn)備工作 118 4.5.2 如何完成 119 4.5.3 更多內(nèi)容 120 4.6 非標(biāo)量數(shù)據(jù)的可視化—— 2D/3D圖像 121 4.6.1 準(zhǔn)備工作 122 4.6.2 如何完成 122 4.7 ROS話題的錄制與回放 126 4.7.1 準(zhǔn)備工作 126 4.7.2 如何完成 126 4.7.3 更多內(nèi)容 129 第5章 在ROS中使用傳感器和執(zhí)行器 131 5.1 簡(jiǎn)介 131 5.2 理解Arduino-ROS接口 132 5.2.1 準(zhǔn)備工作 132 5.2.2 如何完成 133 5.2.3 工作原理 134 5.3 使用9 DoF（自由度，Degree of Freedom）慣性測(cè)量模塊 137 5.3.1 準(zhǔn)備工作 138 5.3.2 如何完成 138 5.3.3 工作原理 139 5.4 使用GPS系統(tǒng)——Ublox 141 5.4.1 準(zhǔn)備工作 142 5.4.2 如何完成 142 5.4.3 工作原理 143 5.5 使用伺服電動(dòng)機(jī)——Dynamixel 144 5.5.1 如何完成 144 5.5.2 工作原理 144 5.6 用激光測(cè)距儀——Hokuyo 146 5.6.1 準(zhǔn)備工作 146 5.6.2 如何完成 146 5.6.3 工作原理 146 5.7 使用Kinect傳感器查看3D環(huán)境中的對(duì)象 148 5.7.1 準(zhǔn)備工作 149 5.7.2 如何完成 149 5.7.3 工作原理 149 5.8 用游戲桿或游戲手柄 151 5.8.1 如何完成 151 5.8.2 工作原理 151 第6章 ROS建模與仿真 153 6.1 簡(jiǎn)介 153 6.2 理解使用URDF實(shí)現(xiàn)機(jī)器人建模 154 6.2.1 準(zhǔn)備工作 154 6.2.2 工作原理 154 6.3 理解使用Xacro實(shí)現(xiàn)機(jī)器人建模 163 6.3.1 準(zhǔn)備工作 164 6.3.2 工作原理 164 6.4 理解關(guān)節(jié)狀態(tài)發(fā)布器和機(jī)器人狀態(tài)發(fā)布器 165 6.4.1 準(zhǔn)備動(dòng)作 165 6.4.2 工作原理 168 6.4.3 更多內(nèi)容 172 6.5 理解Gazebo系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及與ROS的接口 174 6.5.1 準(zhǔn)備工作 174 6.5.2 如何完成 174 第7章 ROS中的移動(dòng)機(jī)器人 184 7.1 簡(jiǎn)介 184 7.2 ROS導(dǎo)航功能包集 185 7.2.1 準(zhǔn)備工作 185 7.2.2 工作原理 185 7.3 移動(dòng)機(jī)器人與導(dǎo)航系統(tǒng)的交互 196 7.3.1 準(zhǔn)備工作 196 7.3.2 如何完成 197 7.3.3 工作原理 198 7.4 為導(dǎo)航功能包集創(chuàng)建launch文件 201 7.4.1 準(zhǔn)備工作 201 7.4.2 工作原理 202 7.5 為導(dǎo)航功能包集設(shè)置Rviz可視化 203 7.5.1 準(zhǔn)備工作 203 7.5.2 工作原理 203 7.5.3 更多內(nèi)容 210 7.6 機(jī)器人定位——自適應(yīng)蒙特卡羅定位（AMCL） 211 7.6.1 準(zhǔn)備工作 211 7.6.2 工作原理 211 7.7 使用rqt_reconfigure配置導(dǎo)航功能包集參數(shù) 212 7.8 移動(dòng)機(jī)器人的自主導(dǎo)航——避開(kāi)障礙物 213 7.8.1 準(zhǔn)備工作 213 7.8.2 工作原理 213 7.9 發(fā)送目標(biāo) 214 7.9.1 準(zhǔn)備工作 214 7.9.2 工作原理 214 第8章 ROS中的機(jī)械臂 217 8.1 簡(jiǎn)介 217 8.1.1 危險(xiǎn)工作場(chǎng)所 218 8.1.2 重復(fù)或令人厭煩的工作 218 8.1.3 人類難以操作的工作環(huán)境 218 8.2 MoveIt的基本概念 220 8.2.1 MoveIt 220 8.2.2 運(yùn)動(dòng)規(guī)劃 220 8.2.3 感知 221 8.2.4 抓取 221 8.2.5 準(zhǔn)備工作 221 8.3 使用圖形化界面完成運(yùn)動(dòng)規(guī)劃 223 8.3.1 準(zhǔn)備工作 223 8.3.2 如何完成 232 8.3.3 工作原理 234 8.3.4 更多內(nèi)容 235 8.4 使用控制程序執(zhí)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃 238 8.4.1 準(zhǔn)備工作 238 8.4.2 如何完成 240 8.4.3 執(zhí)行軌跡 245 8.5 在運(yùn)動(dòng)規(guī)劃中增加感知 246 8.5.1 準(zhǔn)備工作 247 8.5.2 如何完成 249 8.5.3 工作原理 251 8.5.4 更多內(nèi)容 251 8.5.5 參考資料 252 8.6 使用機(jī)械臂或者機(jī)械手來(lái)完成抓取操作 253 8.6.1 準(zhǔn)備工作 253 8.6.2 如何完成 256 8.6.3 工作原理 268 8.6.4 參考資料 273 第9章 基于ROS的微型飛行器 276 9.1 簡(jiǎn)介 276 9.2 MAV系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 277 9.3 MAV/無(wú)人機(jī)的通用數(shù)學(xué)模型 279 9.4 使用RotorS/Gazebo來(lái)模擬MAV/無(wú)人機(jī) 283 9.4.1 準(zhǔn)備工作 283 9.4.2 如何完成 285 9.4.3 工作原理 292 9.4.4 更多內(nèi)容 293 9.4.5 參考資料 296 9.5 MAV/無(wú)人機(jī)的自主導(dǎo)航框架 297 9.5.1 準(zhǔn)備工作 297 9.5.2 如何完成 299 9.5.3 工作原理 314 9.6 操作真正的MAV/drone—— Parrot和Bebop 318 9.6.1 準(zhǔn)備工作 319 9.6.2 如何完成 319 9.6.3 工作原理 321 第 10章 ROS-Industrial（ROS-I） 323 10.1 簡(jiǎn)介 323 10.2 了解ROS-I功能包 324 10.3 工業(yè)機(jī)器人與MoveIt的3D建模與仿真 326 10.3.1 準(zhǔn)備工作 326 10.3.2 如何完成 327 10.4 使用ROS-I軟件包——優(yōu)傲機(jī)器人、ABB機(jī)器人 336 10.5 ROS-I機(jī)器人支持包 342 10.6 ROS-I機(jī)器人客戶端功能包 345 10.7 ROS-I機(jī)器人驅(qū)動(dòng)程序規(guī)范 346 10.8 開(kāi)發(fā)自定義的MoveIt IKFast插件 348 10.8.1 準(zhǔn)備工作 348 10.8.2 如何完成 351 10.9 了解ROS-I-MTConnect 353 10.9.1 準(zhǔn)備工作 354 10.9.2 如何完成 355 10.10 ROS-I的未來(lái)——硬件支持、功能和應(yīng)用 356