机器人SLAM技术及其ROS系统应用  9787111693031 39.8 机械工业出版社 移动机器人开发技术（激光SLAM版）   9787111701569 49 机械工业出版社 机器人SLAM导航核心技术与实战  9787111697428 149 机械工业出版社

内容简介：

机器人SLAM导航：核心技术与实战

全书分为4部分。部分对基础知识展开讲解，包括Linux基础和ROS入门。第2部分主要关注一个实际的机器人中的硬件和核心传感器模块的构造，重点讲解机器人上的传感器、差分底盘、树莓派主板开发方面的知识。第3部分是SLAM地图构建的核心算法，SLAM中的数学基础、基于激光的SLAM系统、基于视觉的SLAM系统、混合SLAM系统、新型SLAM系统。第4部分是自航相关的核心技术与应用，包括自航中的数学基础、基于地图的导航、基于环境探索建图的导航、强化学习在机器人导航中的应用。通过阅读本书，读者不仅可以自己设计出一套SLAM导航机器人出来，还可以在软硬件结合的环境中提高自己的C++/Python/Java方面的编程能力，同时还可以接触到流行的SLAM算法的实际应用。

移动机器人开发技术（激光SLAM版）

自主移动机器人涉及电子学、控制科学、计算机科学、人工智能等众多学科。本书引导读者动手搭建软硬件开发平台，并通过实现机器人自主行走等任务来驱动技术学习和理论验证，实践表明这是一种不错的入门方法。

     本书以自主搭建硬件平台和ROS为载体，系统介绍了机器人感知、控制、建图、路径规划与导航的实现方法，手把手带领读者用编程实现一个送餐机器人的基本功能，让读者了解和再现机器人开发的全过程。此外，本书还设计了大量的实验供读者动手实战，且所有实验的源代码均可通过开源网站供读者自行下载。在开源网站中，附赠移动机器人硬件结构设计文档和底层驱动源代码，供读者作为自行设计机器人的参考资料。本书的硬件平台同样适合ROS2。完成本书的学习后，读者可尝试阅读ROS2官方文档或ROS2教材复现书中实验。限于篇幅，本书没有涉及ROS2源代码，但在本书配套的开源网站中同时提供ROS和ROS2两个版本的实验源代码，可供读者下载对照学习。

本书是“十三五”江苏省高等学校重点教材。全书贯彻“理论与实际相结合，教学与实践相统一，紧跟当前SLAM研究重点”的思想，以ROS系统作为平台，以Turtlebot机器人为载体，以实际应用为纽带，在ROS系统中实现各种SLAM算法。

     全书共分为5章。第1章介绍SLAM的基本定义、分类及其数学模型，对ROS系统进行简要描述，分析在ROS系统下基于激光特征点的SLAM技术和基于视觉的SLAM技术的特点。第2章详细分析一些典型的基于矢量的SLAM算法和基于随机有限集的SLAM算法的基本原理及其实现。第3章给出ROS系统的详细安装步骤以及部分常用的ROS系统基本操作命令，并以Turtlebot机器人为载体进行基础功能包的安装和测试。第4章首先介绍用于SLAM的ROS相关工具及其使用，然后分别介绍基于激光雷达的Gmapping、Hector SLAM、Cartographer的原理，以及在机器人Turtlebot上的算法实现。第5章介绍基于视觉的MonoSLAM、ORB睸LAM2工作原理及其实现步骤，同时介绍多机器人视觉SLAM系统和地图融合实现过程。

前言

第1章认识移动机器人

1.1移动机器人概述

1.1.1移动机器人概念

1.1.2移动机器人分类

1.2移动机器人发展历史

1.3移动机器人应用领域

1.4需要的前置知识及学习参考资源

本章小结

第2章机器人操作系统（ROS）

2.1ROS概述

2.2ROS安装和测试

2.2.1Ubuntu18.04虚拟机安装步骤

2.2.2ROS安装和测试步骤

2.3 个ROS程序——hello_world

2.3.1安装开发工具

2.3.2创建 个ROS程序：

hello_world

2.3.3对Catkin的总结

2.4ROS工具包

2.4.1Qt工具箱

2.4.2RViz

2.4.3Gazebo

2.4.4文件系统工具

2.5ROS通信机制

2.5.1节点（Node）

2.5.2节点管理器Master

2.5.3Node与Master相关命令

2.5.4ROS通信方式

2.5.5Topic话题模式

2.5.6Topic话题通信实例

2.5.7Topic自定义消息

2.5.8Service服务模式

2.5.9Service服务通信实例

2.5.10Service服务消息的定义与使用

2.5.11Parameter Service

2.5.12Parameter Service的使用

2.5.13Actionlib

2.5.14Action的定义与使用

2.6ROS分布式多机通信

2.6.1设置IP地址

2.6.2设置ROS_MASTER_URI

2.6.3多机通信测试

2.7坐标变换(TF)与统一机器人描述格式

(URDF)

2.7.1TF简介

2.7.2TF实例

2.7.3TF数据类型

2.7.4URDF基础

2.8移动机器人ROS仿真实战

2.8.1RViz仿真实验——littlecar

2.8.2在RViz上用键盘控制小车移动

2.8.3在Gazebo上进行仿真

2.8.4在仿真环境中加入Velodyne激光传

感器

本章小结

第3章搭建移动机器人平台

3.1移动机器人开发平台简介

3.2移动机器人开发平台设计

3.2.1底盘与控制板设计

3.2.2导航板与激光雷达

3.3移动机器人实验

3.3.1导航板环境搭建（以树莓派3B

为例）

3.3.2mRobotit小车运行实验

本章小结

第4章环境感知

4.1感知的概念

4.2雷达传感器

4.2.1各种雷达及原理简介

4.2.2激光雷达使用案例

4.2.3激光雷达的主要用途

4.3惯性传感器——IMU

4.3.1IMU简介

4.3.2IMU的工作原理

4.3.3IMU使用案例

4.4其他传感器

4.4.1视觉传感器

4.4.2防跌落传感器

4.4.3防碰撞传感器

本章小结

第5章机器人运动与控制

5.1机器人控制系统

5.2电动机

5.3运动模型

5.3.1差速运动模型

5.3.2全向移动运动模型

5.4导航板与控制板通信

5.4.1导航板与控制板的数据流

5.4.2导航板与控制板的通信方式

5.4.3里程计的计算

5.4.4IMU信息计算

5.5ROS实现对mRobotit机器人的控制

5.5.1直行控制

5.5.2转向控制

5.5.3运动轨迹可视化

5.6机器人移动误差及纠正算法

本章小结

第6章SLAM——即时定位与建图

6.1SLAM简介

6.2经典SLAM框架

6.2.1前端里程计

6.2.2后端优化

6.2.3回环检测

6.2.4建图

6.3常见SLAM介绍

6.3.1GMapping

6.3.2Cartographer

6.3.3Hector_slam

6.3.4Karto_slam

*6.4TinySLAM解读

6.4.1基本数据结构

6.4.2TinySLAM基本流程

6.5SLAM实验

6.5.1实验一：SLAM离线实验

6.5.2实验二：SLAM建图实验

6.5.3实验三：Cartographer实验

本章小结

第7章定位与自 航

7.1定位与导航概述

7.2重定位

7.2.1常见重定位技术

7.2.2自适应蒙特卡洛定位

7.3导航

7.3.1常见导航技术

7.3.2Costmap 代价地图

7.3.3move_base简介

7.3.4全局路径规划

7.3.5局部路径规划

7.3.6恢复行为

7.4定点导航实验

本章小结

第8章送餐机器人实战

8.1背景分析

8.2送餐机器人功能结构

8.3仿真测试

8.3.1自主搭建模型

8.3.2自主搭建World环境

8.3.3在World环境中加载机器人

8.3.4仿真环境下SLAM建图

8.3.5仿真环境下获取地图坐标点

信息

8.3.6在仿真环境中给机器人发布导航

目标点

8.4模拟场地测试

8.4.1模拟场地搭建

8.4.2在场地中进行SLAM建图

8.4.3获取地图坐标点信息

8.4.4发布导航点坐标

本章小结

参考文献

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