本书含ROS 基础以及ROS 机械臂全过程开发和实践等内容，是编著者在结合国内外新方法和技术，总结自己多年机器人开发经验以及教学科研成果的基础上完成的。本书第1～4 章简单概述了机械臂基础和ROS 基础，结合具体实践详细讲解了ROS 通信机制、常用组件、TF2 等进功能；第5～7 章基于机械臂控制系统开发的工程实践，详细讲解了ROS 机械臂建模、MoveIt!基础、MoveIt!的编程；第8、第9 章介绍了机械臂的视觉系统和视觉抓取。
本书理论与实践相结合，与实物相结合，配有开源教学软件和课后题答疑解析，所有教学示例均提供C++和Python 两种编程实现，方便读者更好地理解和实践书中内容。
本书可作为普通高校自动化、机器人工程、人工智能等相关业的教材，也可作为机器人和工程师的技术参考书。

 

第1章 机械臂基础
1.1 机械臂系统组成 001
1.1.1 机械系统 001
1.1.2 驱动系统 001
1.1.3 感知系统 002
1.1.4 控制系统 002
1.2 机械臂主要技术参数 002
1.2.1 自由度 002
1.2.2 定位度 003
1.2.3 工作空间 003
1.2.4 速度和加速度 004
1.2.5 承载 004
1.3 空间描述和变换 004
1.3.1 位置描述 005
1.3.2 姿态描述 005
1.3.3 机器人位姿 007
1.3.4 坐标变换 007
1.4 机械臂正、逆运动学 008
1.4.1 关节空间和笛卡儿空间 008
1.4.2 正运动学 009
1.4.3 逆运动学 009
1.5 推荐阅读 009
本章小结 009
题1 010

第2章 认识ROS
2.1 什么是ROS 011
2.2 ROS 的安装与测试 011
2.2.1 作系统和ROS 版本选择 011
2.2.2 安装ROS Melodic Morenia 版本 012
2.2.3 测试ROS 015
2.3 ROS 文件系统 015
2.3.1 catkin 工作空间和ROS 功能 015
2.3.2 创建工作空间 017
2.4 教学代码 018
2.4.1 下载安装教学代码 018
2.4.2 Qt Creator 开发环境 019
2.4.3 教学代码简要说明 025
2.5 ROS 的通信架构 026
2.5.1 节点与ROS Master 027
2.5.2 消息 027
2.5.3 话题 027
2.5.4 服务 028
2.5.5 动作 028
2.5.6 话题、服务和动作对比 028
2.5.7 参数服务器 028
2.6 ROS 计算图和命名空间 029
本章小结 029
题2 030

第3章 ROS 基础实践
3.1 消息的定义和使用 031
3.1.1 消息的描述和类型 031
3.1.2 自定义消息类型 033
3.1.3 消息的使用 035
3.2 rospy 和roscpp 客户端 035
3.3 话题通信和编程实现 036
3.3.1 话题的发布节点（Python） 036
3.3.2 话题的订阅节点（Python） 040
3.3.3 话题的发布节点（C++） 042
3.3.4 话题的订阅节点（C++） 046
3.3.5 话题通信测试 049
3.4 服务通信和编程实现 052
3.4.1 服务的定义 052
3.4.2 自定义服务类型 053
3.4.3 服务的服务端节点（Python） 055
3.4.4 服务的客户端节点（Python） 057
3.4.5 服务的服务端节点（C++） 059
3.4.6 服务的客户端节点（C++） 061
3.4.7 服务通信测试 062
3.5 ROS 中的参数 064
3.5.1 rosparam 命令行工具 064
3.5.2 参数服务器（Python） 066
3.5.3 参数服务器（C++） 068
本章小结 071
题3 071

第4章 ROS 进实践
4.1 动作通信和编程实现 073
4.1.1 Action 的定义 073
4.1.2 Action 的服务端节点（Python） 076
4.1.3 Action 的客户端节点（Python） 079
4.1.4 Action 的服务端节点（C++） 081
4.1.5 Action 的客户端节点（C++） 084
4.1.6 Action 通信测试 085
4.2 ROS 常用组件和工具 089
4.2.1 XML 语法规范 089
4.2.2 launch 启动文件 090
4.2.3 RViz 可视化平台 096
4.2.4 rqt 工具箱 101
4.2.5 rosbag 数据记录与回放 101
4.3 动态参数配置 101
4.3.1 编写.cfg 文件 102
4.3.2 设置动态参数节点（Python） 103
4.3.3 设置动态参数节点（C++） 107
4.3.4 测试动态参数配置 108
4.4 ROS 中的坐标系和TF2 110
4.4.1 ROS 中的TF 110
4.4.2 编写TF2 广播节点（Python） 113
4.4.3 编写TF2 监听节点（Python） 117
4.4.4 编写TF2 广播节点（C++） 119
4.4.5 编写TF2 监听节点（C++） 121
4.4.6 TF 测试和常用工具 123
4.5 扩展阅读 126
本章小结 127
题4 127

第5章 ROS 机械臂建模
5.1 URDF 建模原理和语法规范 128
5.1.1 什么是URDF 128
5.1.2 urdf 功能 128
5.1.3 URDF 语法规范 129
5.2 机械臂URDF 建模 133
5.2.1 创建机械臂描述功能 134
5.2.2 创建机械臂URDF 模型 134
5.2.3 添加机械臂夹爪模型 136
5.2.4 URDF 调试工具 139
5.2.5 在RViz 中可视化模型 140
5.3 xacro 语言简化URDF 模型 142
5.3.1 xacro 模型文件常用语法 143
5.3.2 使用xacro 简化机械臂URDF 模型 145
5.3.3 为机械臂添加移动底盘 148
5.4 sw2urdf 件 149
5.4.1 sw2urdf 件简介 150
5.4.2 sw2urdf 件导出的功能 150
5.4.3 XBot-Arm 机械臂的URDF 模型 153
5.5 robot_state_publisher 发布TF 157
5.5.1 robot_state_publisher 原理简介 157
5.5.2 编写/joint_states 话题发布节点 160
本章小结 163
题5 163

第6章 MoveIt!基础
6.1 MoveIt!软件架构 164
6.1.1 move_group 节点 165
6.1.2 运动学求解器 166
6.1.3 运动规划器 166
6.1.4 规划场景 168
6.1.5 碰撞检测 168
6.2 MoveIt!可视化配置 168
6.2.1 安装MoveIt!并启动配置助手 169
6.2.2 生成自碰撞矩阵 170
6.2.3 添加虚拟关节 171
6.2.4 添加规划组 173
6.2.5 添加机器人位姿 176
6.2.6 添加末端执行器 179
6.2.7 添加被动关节 180
6.2.8 ROS 控制 181
6.2.9 Simulation 182
6.2.10 设置3D 传感器 182
6.2.11 添加作者信息 182
6.2.12 自动生成配置文件 182
6.3 使用RViz 快速上手MoveIt! 183
6.3.1 启动Demo 并配置RViz 件 184
6.3.2 使用MotionPlanning 交互 187
6.3.3 设置规划场景测试碰撞检测 189
6.4 MoveIt!配置功能解析 193
6.4.1 SRDF 文件 193
6.4.2 kinematics.yaml 文件 195
6.4.3 joint_limits.yaml 文件 195
6.4.4 ompl_planning.yaml 文件 196
6.4.5 fake_controllers.yaml 文件 196
6.4.6 demo.launch 启动文件 196
6.4.7 move_group.launch 文件 198
6.4.8 setup_assistant.launch 文件 200
6.5 MoveIt!控制真实机械臂 201
6.5.1 通信机制和系统架构 201
6.5.2 添加MoveIt!启动文件 204
6.5.3 真实机械臂测试 205
6.6 使用MoveIt!的命令行工具 206
本章小结 210
题6 210

第7章 MoveIt!的编程
7.1 关节目标和位姿目标规划 211
7.1.1 演示模式下测试 212
7.1.2 关节目标规划示例（Python） 213
7.1.3 关节目标规划示例（C++） 216
7.1.4 位姿目标规划示例（Python） 218
7.1.5 位姿目标规划示例（C++） 222
7.2 笛卡儿路径规划 223
7.2.1 演示模式下测试 224
7.2.2 直线运动示例（Python） 226
7.2.3 直线运动示例（C++） 230
7.2.4 圆弧运动示例（Python） 232
7.2.5 圆弧运动示例（C++） 235
7.3 避障规划 237
7.3.1 演示模式下测试 237
7.3.2 避障规划示例（Python） 240
7.3.3 避障规划示例（C++） 245
7.4 物品抓取与放置 247
7.4.1 演示模式下测试 247
7.4.2 pick 和place 编程接口 250
7.4.3 编程实现物品抓取与放置（Python） 252
7.4.4 编程实现物品抓取与放置（C++） 257
本章小结 260
题7 260

第8章 机械臂的视觉系统
8.1 视觉系统概述 261
8.2 ROS 图像接口和相机驱动 261
8.2.1 使用usb_cam 功能测试USB摄像头 262
8.2.2 Image 和CompressedImage图像消息 264
8.2.3 RealSense 相机的驱动安装和测试 265
8.2.4 PointCloud2 点云消息 269
8.3 相机的标定 270
8.3.1 camera_calibration 简介和安装 270
8.3.2 camera_calibration 的相机标定 270
8.4 cv_bridge 功能 275
8.4.1 cv_bridge 安装和测试 275
8.4.2 cv_bridge 的使用示例（Python） 277
8.4.3 cv_bridge 的使用示例（C++） 279
8.5 颜色检测 282
8.5.1 HSV 颜色检测和测试 282
8.5.2 编程实现HSV 颜色检测（Python） 285
8.5.3 编程实现HSV 颜色检测（C++） 288
8.6 ROS 中的物体检测 289
8.6.1 物体检测简述 289
8.6.2 find_object_2d 节点的测试 291
8.6.3 find_object_3d 节点的测试 293
8.6.4 darknet_ros 的安装和测试 295
本章小结 297
题8 297

第9章 机械臂的视觉抓取
9.1 视觉抓取关键技术分析 298
9.2 AR 标签检测与定位 302
9.2.1 ar_track_alvar 的简介与安装 302
9.2.2 创建AR 标签 303
9.2.3 检测AR 标签 304
9.3 机械臂手眼标定 306
9.3.1 手眼标定的基本原理 306
9.3.2 easy_handeye 的安装和准备工作 308
9.3.3 眼在手外的手眼标定 312
9.3.4 手眼标定结果的发布和使用 318
9.4 基于AR 标签识别的自动抓取 319
9.4.1 应用系统原理 319
9.4.2 应用测试 322
9.4.3 编程实现自动抓取（Python） 324
9.4.4 编程实现自动抓取（C++） 327
本章小结 330
题9 330

参考文献

书名：ROS2源代码分析与工程应用

出版社：清华大学出版社

出版日期：2019

ISBN号：9787302527459

定 :42.00

ROS2源代码分析与工程应用》系统介绍ROS2.0结构标准、接口、通信模块，分析ROS2.0 的Ament、eProsima、ros、ros2等分源代码， 介绍ROS2.0工具，并 从源代码的层面讲解如何基于ROS2.0实现机械臂运动学正解、逆解，机械臂无碰撞运动学逆解，机器人状态和轨迹可视化，机械臂的驱动开发

 

第1章ROS2简介
1.1ROS2 Ardent Apalone概述
1.2ROS2安装及环境配置
1.2.1安装ROS2
1.2.2运行talker和listener
1.3ROS2的基本命令
1.3.1ROS2核心命令
1.3.2ROS与ROS2交互相关命令
第2章ROS2 Ardent框架及功能的源码分析
2.1ROS2 Ardent总体框架
2.2ROS2 Ardent源代码概述
2.3ament代码分析
2.3.1主要函数解析
2.3.2基于Google Mock的白盒测试
2.4FastCDR代码分析
2.5FastRTPS代码分析
2.5.1FastRTPS主要流程解析
2.5.2FastRTPS主要函数解析
2.6RMW代码分析
2.7robot_model及状态发布代码分析
2.7.1robot_model模块功能
2.7.2机器人状态发布
2.7.3ROS与ROS2的桥接
2.8RCL代码分析
2.9RCLcpp代码分析
第3章第三方工具库
3.1orocos_kinematics_dynamics库
3.2POCO库
3.3URDF
3.3.1URDF语法规范
3.3.2URDF创建机器人模型
3.4PCL库
3.4.1PCL架构
3.4.2PCL数据结构
3.4.3PCL基础
3.5MoveIt
第4章SLAM和导航
4.1SLAM导航简介
4.2GMapping
4.2.1用tf配置机器人
4.2.2发布里程计信息
4.3SLAM实例
4.3.1激光建图
4.3.2导航
4.3.3定位
第5章机械臂控制
5.1六轴机械臂轨迹规划
5.1.1关节空间的轨迹规划
5.1.2笛卡儿空间的轨迹规划
5.2描述机械臂
5.3机械臂实例开发
5.3.1环境下实例开发
5.3.2实际环境下实例开发
第6章机器人视觉
6.1OpenCV图像、视频基础
6.1.1图像处理
6.1.2视频处理
6.1.3可移植的图形工具HighGUI
6.2图像转换
6.3机器人3D视觉
6.3.1libfreenect2简介
6.3.2openni_camera简介
6.3.3openni_tracker简介
6.3.43D视觉设备使用实例
参考文献

书名： ROS机器人理论与实践
出版社： 清华大学出版社
出版日期 2023
ISBN号： 9787302631026

901239562

 

本书针对ROS机器人作系统的初，以理论与实践相结合的设计思想为主线，循序渐进地介绍机器人作系统，以帮助有志于机器人开发的读者方便快捷地上手ROS。主要内容括ROS机器人作系统的基础知识、通信机制、运行管理、机器人系统、实体机器人设计、机器人导航，以及ROS进等内容。读者学完本书后，能够入门ROS机器人作系统，掌握机器人的相关理论知识、构建属于自己的机器人平台并实现机器人自航功能，为基于ROS机器人作系统的产品开发奠定基础。

本书理论结合实践、深入浅出，适用于各类学校的ROS机器人作系统课程。

901239562

 

第1章ROS概述与开发环境搭建1

1.1ROS简介2

1.1.1ROS概要3

1.1.2ROS的设计目标3

1.1.3ROS发展历程4

1.2ROS安装6

1.2.1安装虚拟机软件6

1.2.2虚拟一台主机10

1.2.3安装和化Ubuntu12

1.2.4安装ROS20

1.2.5测试ROS22

1.3ROS快速体验24

1.3.1HelloWorld实现简介24

1.3.2HelloWorld(C++版)25

1.3.3HelloWorld(Python版)26

1.4ROS集成开发环境搭建27

1.4.1安装端27

1.4.2安装VSCode29

1.4.3launch文件演示32

1.5ROS架构32

1.5.1ROS文件系统34

1.5.2ROS文件系统相关命令40

1.5.3ROS计算图41

1.6本章小结42

第2章ROS通信机制43

2.1话题通信43

2.1.1理论模型45

2.1.2基本作(C++)462.1.3基本作(Python)49

2.1.4自定义msg51

2.1.5自定义msg调用(C++)53

2.1.6自定义msg调用(Python)56

2.2服务通信58

2.2.1理论模型58

2.2.2自定义srv59

2.2.3自定义srv调用(C++)61

2.2.4自定义srv调用(Python)65

2.3参数服务器68

2.3.1理论模型68

2.3.2参数作(C++)69

2.3.3参数作(Python)73

2.4常用命令75

2.4.1rosnode75

2.4.2rostopic75

2.4.3rosmsg76

2.4.4rosservice77

2.4.5rossrv78

2.4.6rosparam78

2.5通信机制实79

2.5.1话题发布80

2.5.2话题订阅83

2.5.3服务调用86

2.5.4参数设置89

2.6通信机制比较91

2.7本章小结92

〖3〗ROS机器人理论与实践目录〖3〗第3章ROS通信机制进93

3.1常用API93

3.1.1初始化93

3.1.2话题与服务相关对象94

3.1.3回旋函数99

3.1.4时间99

3.1.5其他函数103

3.2ROS中的头文件与源文件104

3.2.1自定义头文件调用104

3.2.2自定义源文件调用106

3.3Python模块导入107

3.4本章小结108

第4章ROS运行管理109

4.1ROS元功能109

4.2ROS节点运行管理launch文件110

4.2.1

标签111

4.2.2 标签111

4.2.3 标签112

4.2.4 标签112

4.2.5 标签112

4.2.6 标签113

4.2.7 标签113

4.2.8 标签113

4.3ROS工作空间覆盖114

4.4ROS节点重名115

4.4.1rosrun设置命名空间与名称重映射116

4.4.2launch文件设置命名空间与名称重映射117

4.4.3编码设置命名空间与名称重映射117

4.5ROS话题名称设置117

4.5.1rosrun设置话题重映射118

4.5.2launch文件设置话题重映射119

4.5.3编码设置话题名称119

4.6ROS参数名称设置122

4.6.1rosrun设置参数122

4.6.2launch文件设置参数123

4.6.3编码设置参数123

4.7ROS分布式通信125

4.8本章小结126

第5章ROS常用组件127

5.1TF坐标变换128

5.1.1坐标msg消息129

5.1.2静态坐标变换130

5.1.3动态坐标变换136

5.1.4多坐标变换142

5.1.5坐标系关系查看145

5.1.6TF坐标变换实146

5.1.7TF2与TF155

5.1.8小结156

5.2rosbag156

5.2.1在命令行使用rosbag157

5.2.2rosbag的编码实现157

5.3rqt工具箱159

5.3.1rqt安装、启动与基本使用160

5.3.2rqt_graph160

5.3.3rqt_console160

5.3.4rqt_plot161

5.3.5rqt_bag162

5.4本章小结163

第6章ROS机器人系统164

6.1机器人系统概述164

6.1.1机器人系统的概念164

6.1.2机器人系统的作用165

6.1.3相关组件165

6.1.4机器人系统综合说明166

6.2URDF集成RViz基本流程167

6.2.1创建功能并导入依赖168

6.2.2编写URDF文件168

6.2.3在launch文件中集成URDF与RViz168

6.2.4在RViz中显示机器人模型168

6.2.5化RViz启动169

6.3URDF语法详解170

6.3.1robot170

6.3.2link171

6.3.3joint172

6.3.4URDF练176

6.3.5URDF常用工具180

6.4URDF化——Xacro181

6.4.1Xacro快速体验181

6.4.2Xacro语法详解184

6.4.3Xacro完整使用流程示例184

6.4.4Xacro实188

6.5在RViz中控制机器人模型运动190

6.6URDF集成Gazebo193

6.6.1URDF与Gazebo基本集成流程193

6.6.2URDF集成Gazebo相关设置195

6.6.3URDF集成Gazebo实196

6.6.4Gazebo环境搭建202

6.7URDF、Gazebo与RViz综合应用205

6.7.1机器人运动控制以及里程计数据显示205

6.7.2雷达数据以及显示208

6.7.3摄像头数据以及显示211

6.7.4kinect数据以及显示212

6.8本章小结216

第7章环境下的机器人导航218

7.1概述218

7.1.1导航模块简介219

7.1.2导航中的坐标系221

7.1.3导航条件说明221

7.2导航实现222

7.2.1SLAM建图222

7.2.2地图服务225

7.2.3定位227

7.2.4路径规划232

7.2.5导航与SLAM建图238

7.3导航相关消息240

7.3.1地图240

7.3.2里程计241

7.3.3坐标变换241

7.3.4定位242

7.3.5目标点与路径规划242

7.3.6激光雷达243

7.3.7相机244

7.3.8深度图像信息转激光雷达数据245

7.4本章小结249

第8章机器人平台设计250

8.1概述252

8.2Arduino基础252

8.2.1Arduino开发环境搭建253

8.2.2Arduino基本语法257

8.2.3Arduino基本语法展示之一261

8.2.4Arduino基本语法展示之二262

8.2.5Arduino基本语法展示之三263

8.3电机驱动264

8.3.1电机与电机驱动板264

8.3.2电机基本控制实验267

8.3.3电机测速理论268

8.3.4电机测速实现270

8.3.5电机调速PID控制理论272

8.3.6电机调速PID控制实现274

8.4底盘设计277

8.4.1底盘实现概述277

8.4.2Arduino端入口279

8.4.3编码器287

8.4.4Arduino端电机驱动292

8.4.5Arduino端PID控制294

8.5控制系统299

8.5.1树莓派概述300

8.5.2分布式框架302

8.5.3SSH远程连接303

8.5.4安装ros_arduino_bridge305

8.5.5在树莓派上安装ROS307

8.6传感器313

8.6.1激光雷达简介313

8.6.2雷达的使用314

8.6.3相机简介316

8.6.4相机的使用316

8.6.5传感器集成318

8.7本章小结320

第9章实体机器人导航321

9.1概述321

9.2VSCode远程开发322

9.3导航实现324

9.3.1准备工作325

9.3.2SLAM建图329

9.3.3地图服务331

9.3.4定位332

9.3.5路径规划333

9.3.6导航与SLAM建图336

9.4本章小结337

第10章ROS进338

10.1action通信338

10.1.1自定义action文件340

10.1.2自定义action文件调用(C++)342

10.1.3自定义action文件调用(Python)346

10.2动态配置参数349

10.2.1动态配置参数客户端350

10.2.2动态配置参数服务器端(C++)351

10.2.3动态配置参数服务器端(Python)354

10.3pluginlib355

10.4nodelet360

10.4.1使用演示361

10.4.2nodelet实现362

10.5本章小结364

ISBN编号：9787122427984

书名：从ROS1到ROS2无人机编程实战指南
作者：无
定：198.00元
出版社名称：化学工业出版社
出版时间：2023-04

 

本书全面介绍了ROS机器人作系统及其在无人机编程中的应用，内容涵盖智能机器人和无人机等从入门到通所需的技术开发知识要点。本书从ROS基础知识入手，由ROS1过渡到ROS2再到两者的移植与转换，由浅入深、逐级进，以无人机的编程应用为平台，就目前流行的机器人SLAM定位算法、深度学识别算法、基于运动控制学的控制算法以及全局加局的轨迹规划算法等重点和难点，进行了详细阐述。全书语言通俗易懂，辅以程序案例及注释，并通过的形式，让读者能够轻松地学ROS及无人机编程。
本书可供智能机器人及无人机等相关行业技术工作者阅读参考,也是ROS爱好者的实战宝典，还可作为高校相关业师生的参考书。

 
第1章　ROS——智能机器人开端 001
1.1　ROS的节点（node） 001
1.1.1　节点 001
1.1.2　节点管理器 001
1.1.3　与节点有关的指令 002
1.2　ROS命令指令与使用 007
1.2.1　与msg相关的命令 007
1.2.2　与topic相关的命令 009
1.2.3　与service相关的命令 015
1.2.4　消息记录与回放命令 017
1.2.5　故障诊断命令 018
1.3　工作空间与功能的建 019
1.3.1　 工作空间和功能的组成 020
1.3.2　 工作空间的建 021
1.3.3　 编译工作空间 021
1.3.4　 设置环境变量 023
1.3.5　 检查环境变量 023
1.3.6　 功能的建 023
1.3.7　 package.xml文件内容 025
1.3.8　CMakeLists.txt文件作用 026
1.4　可视化参数指令（Parameter）的使用 029
1.4.1　Parameter Server的使用 029
1.4.2　通过编程实现参数的静态调节 033
1.4.3　实现参数的动态调节 041
1.5　 Visual Studio Code环境搭建与美化 045
1.5.1　 环境搭建 045
1.5.2　 Visual Studio Code 美化 049
1.6　 Docker-ROS安装 050
1.6.1　 了解Docker 050
1.6.2　 Docker的安装 051
1.6.3　在Docker内安装ROS 054
1.6.4　在Docker内安装vncserver 055
1.6.5　测试Docker中ROS及其GUI界面 055
1.7　 ROS搭建VSC调试环境 058
1.7.1　 安装件 058
1.7.2　 在VScode中配置ROS环境 058
1.7.3　 在VScode中debug代码 059

第2章　ROS编程及件二次开发 065
2.1　 发布者（Publisher)的编程与实现 065
2.1.1　learning_topic功能的建 065
2.1.2　ROS中如何实现个Publisher 066
2.1.3　用C++实现Publisher及代码讲解 066
2.1.4　用Python实现Publisher及代码讲解 069
2.2　订阅者（Subscriber）的编程与实现 071
2.2.1　ROS中如何实现个Subscriber 072
2.2.2　用C++实现Subscriber及代码讲解 072
2.2.3　用Python实现Subscriber及代码讲解 074
2.3　自定义话题（Topic）实现 076
2.3.1　自定义消息类型的建 076
2.3.2　编程实现话题（C++） 079
2.3.3　编程实现话题（Python） 082
2.4　客户端（Client）的编程与实现 084
2.4.1　learning_service功能的建 085
2.4.2　srv文件的理解 085
2.4.3　ROS中如何实现个Client 086
2.4.4　用C++实现Client及代码讲解 086
2.4.5　用C++实现Python及代码讲解 088
2.5　服务端（Server）的编程与实现 091
2.5.1　Trigger型文件 091
2.5.2　ROS中如何实现个Server 092
2.5.3　用C++实现Server及代码讲解 092
2.5.4　用Python实现Server及代码讲解 095
2.6　自定义服务（Service）实现 098
2.6.1　自定义服务类型的建 098
2.6.2　编程实现服务（C++） 100
2.6.3　编程实现服务（Python） 104
2.7　行为（Action）编程与实现 108
2.7.1　Action的工作机制 108
2.7.2　learning_action功能的建 112
2.7.3　编程实现动作（C++） 113
2.7.4　编程实现动作（Python） 121
2.8　多节点启动脚本（launch）文件的编程与实现 123
2.8.1　launch文件 123
2.8.2　launch文件的基本成分 123
2.8.3　launch文件编程 126
2.9　ROS设置plugin件 128
2.9.1　什么是plugin 128
2.9.2　pluginlib的工作原理 128
2.9.3　实现plugin的步骤 128
2.9.4　plugin的实现 129
2.9.5　在ROS中使用建的plugin 132
2.10　基于RVIZ的二次开发——plugin 134
2.10.1　plugin的建 134
2.10.2　补充编译规则 140
2.10.3　实现结果 141
2.11　ROS多消息同步与多消息回调 142
2.11.1　什么是多消息同步与多消息回调 142
2.11.2　实现步骤 142
2.11.3　功能的建 143
2.11.4　全局变量形式 ：TimeSynchronizer 143
2.11.5　类成员的形式：message_filters::Synchronizer 144

第3章　ROS可视化功能与拓展 148
3.1　日志输出工具(rqt_console) 148
3.1.1　rqt_console 148
3.1.2　日志的等级 150
3.1.3　rqt_logger_level 151
3.2　数据绘图工具（rqt_plot） 152
3.3　计算图可视化工具（rqt_graph) 155
3.4　图像渲染工具（rqt_image_view） 157
3.5　PlotJuggler 157
3.5.1　PlotJuggler简介 157
3.5.2　ROS系统中安装PlotJuggler 158
3.5.3　初识PlotJuggler 158
3.6　三维可视化工具（rviz） 162
3.6.1　Displays侧边栏 163
3.6.2　Views侧边栏 164
3.6.3　工具栏 165
3.7　三维物理平台（Gazebo) 165
3.7.1　视图界面 165
3.7.2　模型列表 166
3.7.3　模型属性区 167
3.7.4　上工具栏 167
3.7.5　下工具栏 168
3.8　ROS人机交互软件介绍 168
3.8.1　ROS与QT的交互 169
3.8.2　ROS与Web的交互——rosbridge 170
3.8.3　ROS与Java的交互——rosjava 171
3.9　ROS选择、过滤与裁剪 172
3.9.1　根据topic过滤 172
3.9.2　根据时间过滤 172
3.9.3　同时过滤topic与时间 173
3.9.4　通过rosbag完成ros作 173
3.10　常见GUI快速查询 174
3.10.1　rqt_tf_tree 174
3.10.2　rqt_bag 174
3.10.3　rqt_topic 175
3.10.4　rqt_reconfigure 175
3.10.5　rqt_publisher 176
3.10.6　rqt_top 176
3.10.7　rqt_runtime_monitor 177

第4章　ROS2——智能机器人新起点 178
4.1　ROS2的新性 178
4.1.1　ROS1与ROS2程序书写的不同 178
4.1.2　ROS1与ROS2通信机制的不同 179
4.1.3　ROS1与ROS2功能、工作空间、环境的不同 180
4.2　ROS2之DDS 180
4.2.1　什么是DDS 181
4.2.2　DDS多机通信 181
4.2.3　中间件RMW 182
4.2.4　DDS调 183
4.3　Docker—ROS2安装 184
4.3.1　安装 184
4.3.2　安装测试 185
4.3.3　编译并运行示例程序 186
4.3.4　ROS2 docker 安装 187
4.4　ROS2搭建VSC调试环境 191
4.4.1　编译设置 191
4.4.2　Debug设置 192
4.4.3　开启Debug 194
4.5　ROS2工作空间介绍 195
4.5.1　工作空间组成 195
4.5.2　建个简单的功能 196
4.5.3　编译功能 197
4.6　ROS2的POP和OOP 198
4.6.1　POP和OOP是什么 198
4.6.2　POP与OOP对比 199
4.6.3　小结 199
4.7　发布者（Publisher）的编程与实现 200
4.7.1　ROS2发布者功能确定 200
4.7.2　编写代码（C++实现） 201
4.7.3　编写代码（Python实现） 203
4.7.4　编译代码 204
4.7.5　运行代码 204
4.8　订阅者（Subscriber）的编程与实现 205
4.8.1　ROS2订阅者功能确定 205
4.8.2　编写代码（C++实现） 205
4.8.3　编写代码（Python实现） 207
4.8.4　编译代码 208
4.8.5　运行代码 208
4.9　客户（Client）的编程与实现 209
4.9.1　ROS2服务的简单调用 209
4.9.2　ROS2客户功能确定 210
4.9.3　编写代码（C++实现） 210
4.9.4　编写代码（Python实现） 212
4.9.5　运行代码 213
4.10　服务（Service）的编程与实现 214
4.10.1　ROS2服务任务确定 214
4.10.2　编写代码（C++实现） 214
4.10.3　编写代码（Python实现） 216
4.10.4　运行代码 217
4.11　自定义msg以及srv 218
4.11.1　自定义msg以及srv的意义 218
4.11.2　建自己的msg、srv文件 218
4.11.3　在其他功能里引用 219
4.12　ROS2参数（Parameter） 220
4.12.1　参数是什么 220
4.12.2　任务确定 220
4.12.3　程序编写（C++） 220
4.12.4　程序编写（Python） 221
4.12.5　编译并运行代码 222
4.13　ROS2如何键启动多个脚本 223
4.13.1　ROS2的launch系统 223
4.13.2　在自己的功能中添加launch文件（C++） 225
4.13.3　在自己的功能中添加launch文件（Python） 226
4.13.4　编译及运行 227
4.14　Action（server & client）的编程与实现 227
4.14.1　任务确定 228
4.14.2　根据任务建对应的Action 228
4.14.3　程序编写(C++) 229
4.14.4　程序编写(Python) 233
4.14.5　程序执行 235
4.15　ROS2子节点以及多线程 236
4.15.1　ROS1—Node 和 Nodelets 236
4.15.2　ROS2—统API 237
4.15.3　component初体验 237
4.15.4　自定义component 239
4.15.5　ROS2中的多线程—callbackgroup 241
4.15.6　多线程的大流程 242
4.15.7　自定义多线程程序 243
4.16　ROS2中常用命令行工具 243
4.16.1　功能 243
4.16.2　节点 244
4.16.3　ROS2话题 245
4.16.4　参数（param）命令 247
4.16.5　action命令 248
4.16.6　interface工具 248
4.16.7　doctor工具 250
4.16.8　ROS2可视化GUI与工具 251

第5章　从ROS1移植到ROS2 255
5.1　ROS1移植到ROS2常见的问题 255
5.1.1　CMakeList编写 255
5.1.2　launch文件 256
5.1.3　parameter 257
5.1.4　代码移植分 258
5.2　ROS1与ROS2的互相转换及使用 261
5.2.1　使用ROS2录制小海龟 261
5.2.2　ROS2转ROS1的bag1 263
5.2.3　ROS2转ROS1的bag2 264
5.2.4　ROS1转ROS2的bag 264
5.2.5　自定义类型msg的bag转换 264

第6章　无人机相机定位 268
6.1　定位算法概述 268
6.1.1　主流定位算法 268
6.1.2　室内定位算法——RFID定位 268
6.1.3　室内定位算法——WIFI定位 269
6.1.4　室内定位算法——UWB定位 269
6.1.5　室外定位算法——GPS/RTK基站定位 270
6.1.6　通用定位算法——激光定位 270
6.1.7　通用定位算法——视觉定位 272
6.1.8　定位算法度以及规模化难易程度比较 273
6.2　VINS的集大成者——VINS FUSION 274
6.2.1　VSLAM是什么 274
6.2.2　视觉SLAM技术发展 274
6.2.3　VINS-FUSION安装 279
6.3　从单目VIO初始化开始 280
6.3.1　整体架构 280
6.3.2　前端程序的入口 282
6.3.3　征点跟踪 284
6.3.4　IMU预积分 290
6.3.5　中值滤波 293
6.4　边缘化与化 298
6.4.1　关键帧检测 298
6.4.2　标定外参坐标系转化 298
6.4.3　摄像头+IMU初始化 300
6.4.4　BA化-IMU 303
6.4.5　BA化-图像 306
6.4.6　基于舒尔补的边缘化 309
6.4.7　后作 313
6.5　后的工作——回环检测 314
6.5.1　回环检测-入口函数 314
6.5.2　回环检测-关键帧获取 316
6.5.3　后端化-图化 317
6.5.4　全局融合 319
6.5.5　小结 321

第7章　无人机二维激光雷达定位 322
7.1　Cartographer 322
7.1.1　Cartographer与Cartographer_ros 322
7.1.2　2D SLAM发展 322
7.1.3　Cartographer安装 324
7.2　cartographer_ros数据传入 326
7.2.1　cartographer_ros目录结构 326
7.2.2　cartographer_ros 327
7.2.3　cartographer_node 328
7.2.4　lua文件详解 330
7.2.5　Cartographer构造函数消息处理 332
7.2.6　轨迹跟踪和传感器数据获取 334
7.3　前后端的桥梁 335
7.3.1　地图构建的桥梁—可视化 335
7.3.2　地图构建的桥梁—添加轨迹 335
7.3.3　地图构建的桥梁—其他函数 337
7.3.4　传感器构建的桥梁—雷达数据 337
7.3.5　传感器构建的桥梁—其他函数 339
7.4　地图构建器 340
7.4.1　Cartographer中的地图参数获取 340
7.4.2　地图接口实现 342
7.4.3　map_builder其他函数 345
7.4.4　前端与后端的桥梁 345
7.4.5　添加传感器后端化接口 347
7.5　Local SLAM-子图的匹配 349
7.5.1　Local SLAM的开端 349
7.5.2　子图的维护 351
7.5.3　占用栅格地图 353
7.5.4　查找表与占用栅格更新 355
7.5.5　核函数—AddRangeData 358
7.5.6　实时相关性分析的扫描匹配器 363
7.5.7　Ceres扫描匹配 364
7.6　Global SLAM全局地图的匹配 365
7.6.1　Global SLAM的开端 365
7.6.2　位姿图建与更新 367
7.6.3　线程池管理下的后端化 372
7.6.4　约束构建器 375
7.6.5　分支定界闭环检测 378
7.6.6　后端化 383
7.6.7　小结 389

第8章　无人机三维激光雷达定位 390
8.1　LOAM工业化落地-SC-LeGO-LOAM 390
8.1.1　激光SLAM与视觉SLAM劣对比 390
8.1.2　3D SLAM发展 390
8.1.3　SC-LeGO-LOAM安装 393
8.2　点云数据输入与地面点分割 394
8.2.1　为什么选择SC-LeGO-LOAM 394
8.2.2　launch 文件 394
8.2.3　点云输入预处理以及地面点分割、点云分割 395
8.3　激光征提取与关联 402
8.3.1　入口函数 402
8.3.2　征提取—畸变去除 404
8.3.3　征提取—计算平滑 406
8.3.4　征提取—去除不可靠点 407
8.3.5　征提取—角点提取 408
8.3.6　数据关联—更新初始化位姿 410
8.3.7　数据关联—更新变换矩阵 410
8.3.8　数据关联—线面征提取 411
8.3.9　数据关联—迭代化 414
8.3.10　数据关联—更新累计变化矩阵 416
8.4　回环检测—ScanContext 417
8.4.1　回环检测与坐标转换 417
8.4.2　点云预处理 418
8.4.3　帧与地图的化 419
8.4.4　关键帧以及ScanContext提取 420
8.4.5　大回环与化 422
8.4.6　融合里程计 425
8.4.7　小结 427

第9章　无人机识别避障 428
9.1　识别算法综述 428
9.1.1　深度学分类 428
9.1.2　深度学步骤 429
9.1.3　图像分类 430
9.1.4　目标识别—两段 433
9.1.5　目标识别—段 437
9.2　无人机AprilTag识别 439
9.2.1　AprilTag基本原理 439
9.2.2　AprilTag如何生成 440
9.2.3　AprilTag识别步骤 440
9.2.4　AprilTag编码解码 442
9.2.5　AprilTag代码结构 443
9.2.6　Apriltag_ros环境搭建 443
9.2.7　Apriltag_ros定位实例 445
9.3　无人机行人识别 446
9.3.1　HOG算子 446
9.3.2　SVM算法 449
9.3.3　基于OpenCV行人识别流程 451
9.3.4　OpenCV识别代码实例 452
9.3.5　深度学环境搭建 454
9.3.6　YOLOv3测试 456
9.3.7　YOLOv3 ros代码解析 458
9.4　无人机行人骨骼点识别 460
9.4.1　骨骼点介绍 460
9.4.2　Kinect关键点检测 461
9.4.3　关键点检测算法 463
9.4.4　OpenPose 原理介绍 465
9.4.5　Openpose_ros测试 467
9.4.6　代码注释 470

第10章　无人机运动控制 473
10.1　滤波算法 473
10.1.1　滑动均值滤波法 473
10.1.2　限幅滤波法 474
10.1.3　中位值滤波法 475
10.1.4　中位值平均滤波法 476
10.1.5　滞后滤波法 477
10.2　卡尔曼滤波（KF） 478
10.2.1　场景举例 478
10.2.2　线性时不变系统 479
10.2.3　高斯分布 479
10.2.4　卡尔曼滤波 480
10.2.5　卡尔曼滤波的封装 481
10.2.6　卡尔曼滤波的实际应用 484
10.3　拓展卡尔曼滤波（EKF） 486
10.3.1　场景举例 486
10.3.2　EKF拓展卡尔曼滤波 486
10.3.3　拓展卡尔曼滤波实例 487
10.4　无迹卡尔曼滤波（UKF） 491
10.4.1　引入 491
10.4.2　UKF之Sigma点 491
10.4.3　UKF 无迹卡尔曼滤波 494
10.4.4　无迹卡尔曼滤波实例 494
10.5　粒子滤波（PF） 497
10.5.1　设计粒子滤波的动机 497
10.5.2　贝叶斯滤波 498
10.5.3　蒙卡洛采样 499
10.5.4　粒子滤波 499
10.5.5　粒子滤波示例 501

第11章　无人机轨迹规划 507
11.1　Dijkstra算法 507
11.1.1　规划方案 507
11.1.2　Dijkstra流程介绍 507
11.1.3　Dijkstra示例代码 508
11.2　A*算法 512
11.2.1　A*与Dijkstra算法 512
11.2.2　距离计算方式 512
11.2.3　A*流程说明 513
11.2.4　A*算法示例代码 515
11.3　RRT算法 516
11.3.1　RRT算法的出现 516
11.3.2　RRT流程说明 516
11.4　RRT*算法 520
11.4.1　RRT*算法的出现 520
11.4.2　RRT*算法的流程说明 520
11.5　DWA算法 523
11.5.1　DWA 523
11.5.2　DWA流程说明 524

第12章　无人机体验 528
12.1　飞控介绍 528
12.1.1　什么是飞控 528
12.1.2　飞控能做什么 528
12.2　无人机硬件—感知 529
12.2.1　气压计 529
12.2.2　光流 529
12.2.3　磁罗盘与GPS 529
12.2.4　距离传感器 530
12.2.5　双目摄像头（以t265为例） 530
12.2.6　深度相机（以D435i为例） 531
12.2.7　IMU（Inertial Measurement Unit） 531
12.2.8　MoCap（Motion Capture） 532
12.2.9　UWB（Ultra Wide Band Positioning） 532
12.3　无人机硬件—控制 532
12.3.1　电子调速器（ESC） 532
12.3.2　电机 533
12.4　无人机硬件—通信 533
12.4.1　无线数传 533
12.4.2　FrSky数传 534
12.5　通信 534
12.6　Prometheus环境搭建 535
12.6.1　prometheus_px4配置 535
12.6.2　Prometheus配置 536
12.6.3　测试Prometheus 538
12.7　通过mavros实现对期望动作的发布 539
12.7.1　从端控制飞机探讨mavros用法 539
12.7.2　对期望动作的发送 540
12.8　通过mavros实现对当前位置发送 543
12.9　零门槛的普罗米修斯遥控 545
12.9.1　PX4-Gazebo原理 545
12.9.2　Prometheus代码框架 547
12.9.3　中的遥控器使用说明 548
12.9.4　无人机各种情况下的作说明 549
12.9.5　uav_control节点介绍 550
12.9.6　tutorial_demo模块 551
12.9.7　起飞降落 551
12.10　YOLO在普罗米修斯中的使用 552
12.10.1　概述 552
12.10.2　环境配置与安装 553
12.10.3　程序核逻辑 554
12.10.4　无人机控制 555
12.11　A*在普罗米修斯中的使用 556
12.11.1　A*在普罗米修斯中的场景 556
12.11.2　A*在普罗米修斯中的代码解析 558

参考文献 569

商品名称：	ROS 2机器人编程实战：基于现代C++和Python 3
作      者：	徐海望 高佳丽
市  场 ：	119.00
ISBN  号：	9787111715504
出版日期：
页      数：	330
开      本：
出  版 社：	机械工业出版社

 
本书介绍了基于ROS 2编程所需的各方面知识，并通过结合基本概念、设计思想、工程实践、编程调试和应用技巧等多面体进行阐述，使读者可以更加快速地掌握ROS 2机器人编程的核思想。书中含大量的代码和实战案例，同时还会讲述开源项目及其相关规范和注意事项，结合作者实际的工程经验、与时俱进的 ROS 2设计思想和源码案例，读者可以学到不拘泥于软件版本与软件环境的编程知识。此外，本书的*后章还给出了ROS 2在实际项目中落地的应用策略和实用建议。书中所有源码已按照ROS 2的相关规范进行开源，并与读者共同维护。
本书为读者提供了全案例源代码下载和高清学视频，读者可以直接扫描二维码观看。
本书适合机械、自动化、机器人、计算机、自动驾驶和人工智能等行业的从业者、学生和研究人员，以及 DIY 爱好者和客等阅读学。


 
第1章 构建与署ROS 2
1.1 ROS 2的开发环境配置
1.1.1 ROS 2的发行方式
1.1.2 解决依赖问题
1.1.3 从源码安装ROS 2的技巧
1.1.4 便于开发的环境配置
1.2 ROS 2的架构体系
1.2.1 核组件
1.2.2 机器人基础应用组件
1.2.3 可视化组件、示例组件和扩展组件
1.3 ROS 2的构建体系
1.3.1 vcstool的使用
1.3.2 colcon工具链的简介
1.3.3 colcon的构建、测试和查阅
1.4 实战：定制定功能的ROS 2软件堆栈
第2章 模块化的功能和节点
2.1 软件功能的构建
2.1.1 功能的配置方法
2.1.2 功能的构建与测试流程
2.1.3 运行功能中的程序
2.2 节点的构建方法与基本作
2.2.1 节点与节点执行器
2.2.2 建立节点的方法
2.2.3 调试节点的方法
2.2.4 进程、线程与节点的关系
2.3 节点的常见扩展功能
2.3.1 DDS的作用域
2.3.2 ROS的命名空间
2.3.3 生命周期节点
2.4 实战：功能的打与发行
第3章 节点的体系化与扩展
3.1 节点的日志系统
3.1.1 日志的基本分类
3.1.2 收集和查阅日志
3.1.3 日志的应用技巧
3.2 使用启动脚本
3.2.1 构建启动系统
3.2.2 同时运行多个进程
3.2.3 配置启动脚本
3.3 节点的参数系统
3.3.1 为节点加入参数
3.3.2 YAML的基本语法
3.3.3 在launch文件中引入参数
3.4 通用的件系统
3.4.1 建件
3.4.2 动态加载件
3.4.3 件的使用案例
3.5 ROS 2的组件系统
3.5.1 单组件的实现流程
3.5.2 实现自定义的组件
3.5.3 使用组件容器加载多个组件
3.6 实战：RealSense与ROS的桥接
第4章 ROS 2的基础通信
4.1 基于发布订阅模式的topic通信
4.1.1 尝试发布和订阅
4.1.2 调试topic的方法
4.1.3 消息的服务质量
4.1.4 进程内高效通信
4.1.5 尝试共享内存
4.1.6 统计Topic状态
4.2 基于主从式架构的service通信
4.2.1 实现service服务端和客户端
4.2.2 在客户端处理应答
4.2.3 service的局限性
4.3 实战：级联生命周期节点
第5章 ROS 2的扩展通信
5.1 基于主从式架构的action通信
5.1.1 实现action服务端和客户端
5.1.2 在客户端获取反馈、状态和结果
5.1.3 action的占和队列
5.2 接口的使用及其自定义
5.2.1 自定义接口
5.2.2 使用自定义接口
5.2.3 消息编写的基本规范
5.2.4 接口的使用技巧
5.3 基于topic实现的坐标系统
5.3.1 广播静态坐标变换
5.3.2 广播动态坐标变换
5.3.3 监听坐标变换
5.4 实战：模块化的导航功能框架
第6章 面向ROS 2的调试与测试
6.1 调试ROS 2的代码
6.1.1 使用GDB调试
6.1.2 使用ros2_tracing
6.2 使用rosbag2实现持久记录
6.2.1 使用ros2bag录制消息
6.2.2 播放和处理bag文件
6.2.3 在程序中调用rosbag2的API
6.3 实现单元测试
6.3.1 编写简单的单元测试
6.3.2 断言的种类
6.3.3 统计测试覆盖率
第7章 探索ROS 2的扩展功能
7.1 了解开源协议与版权
7.1.1 开源协议介绍
7.1.2 版权信息的重要性
7.1.3 项目中的Notice文件
7.2 构建ROS 2的vendor功能
7.2.1 辨识项目的构建方式
7.2.2 CMake项目的引入
7.2.3 Autoconf项目的引入
7.3 使用ROS 2规范传感器接口
7.3.1 传感器数据的分类
7.3.2 同步多源数据
7.4 实现软硬件诊断系统
7.4.1 更新诊断数据
7.4.2 分析诊断数据
第8章 ROS 2的产品落地指导
8.1 架构设计与硬件选型
8.1.1 硬件平台与外设的选型
8.1.2 软件架构的层次化
8.2 软件实现的注意事项
8.2.1 支持ROS 2的软件平台
8.2.2 原型环境与交付环境
8.2.3 自启动与下电护
8.3  集成与交付
8.3.1 构建环境的可重复署
8.3.2 持续集成与持续交付
8.3.3 开放平台中的CI/CD

•