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Learning ROS in Robotics Programming

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简介:
《Learning ROS in Robotics Programming》是一本介绍如何在机器人编程中使用ROS(Robot Operating System)的教程书籍,适合初学者快速掌握相关技能。 这是一本关于学习机器人操作系统ROS的经典书籍,提供高清版内容。书中详细指导读者在ROS环境中进行编程和调试,适合初学者及有经验的人士阅读。

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  • Learning ROS in Robotics Programming
    优质
    《Learning ROS in Robotics Programming》是一本介绍如何在机器人编程中使用ROS(Robot Operating System)的教程书籍,适合初学者快速掌握相关技能。 这是一本关于学习机器人操作系统ROS的经典书籍,提供高清版内容。书中详细指导读者在ROS环境中进行编程和调试,适合初学者及有经验的人士阅读。
  • ROS机器人编程设计(第二版): Learning ROS for Robotics Programming
    优质
    《ROS机器人编程设计(第二版)》是一本深入介绍Robot Operating System (ROS) 的技术书籍,旨在帮助读者掌握基于ROS进行机器人软件开发的知识和技能。本书涵盖了从ROS入门到高级应用的全面内容,适合机器人技术爱好者、学生及工程师阅读学习。 ### ROS机器人程序设计知识点概述 #### 一、ROS(Robot Operating System)简介 ROS并不是一个传统意义上的操作系统,而是一套开源的元操作系统框架,专为机器人软件开发而设计。它提供了一种灵活的软件架构,使得不同的进程可以方便地通过消息、服务、参数服务器等方式进行通信。ROS的主要目标是为机器人社区提供一种通用的平台来促进机器人软件的复用与共享,降低机器人软件开发的门槛。 #### 二、ROS的特点与优势 1. **分布式架构**:ROS采用分布式架构,各个节点之间通过网络通信,这使得ROS系统具有很高的灵活性和可扩展性。 2. **模块化设计**:ROS的设计理念强调模块化,开发者可以根据需求选择合适的组件来构建自己的机器人应用。 3. **丰富的工具链与库支持**:ROS提供了大量的工具和库,包括但不限于传感器驱动、视觉处理、路径规划等,极大地简化了开发过程。 4. **跨平台兼容性**:ROS可以在多种操作系统上运行,如Linux、Mac OS等,这为机器人系统的部署提供了极大的便利。 5. **活跃的社区支持**:ROS有一个庞大的用户群和活跃的开发者社区,这意味着有大量的资源可供学习,并且遇到问题时可以快速获得帮助。 #### 三、ROS核心概念详解 1. **节点(Node)**:在ROS中,节点是最小的工作单元,它们执行特定的任务,并通过消息、服务等方式与其他节点交互。 2. **主题(Topic)**:主题是节点间消息传递的基本单位,类似于发布/订阅模型中的“频道”。节点可以通过发布或订阅某个主题来进行通信。 3. **服务(Service)**:服务是节点间的一种请求/响应机制,通常用于实现更复杂的交互操作,如获取机器人的当前位置。 4. **参数(Parameter)**:参数是存储在中央服务器上的键值对,用于配置节点的行为。这些参数可以被任何节点读取或更新。 5. **包(Package)**:包是ROS中代码组织的基本单元,包含源代码、库文件、配置文件等。 6. **工作空间(Workspace)**:工作空间是一个包含多个包的目录结构,用于管理和构建ROS项目。 #### 四、ROS开发环境搭建 1. **选择合适的Linux发行版**:ROS推荐使用Ubuntu作为开发环境,最新的版本通常会有更好的支持。 2. **安装ROS**:可以通过官方提供的脚本或者包管理器来安装ROS。 3. **设置环境变量**:确保所有必要的环境变量都被正确设置,以便ROS能够正常工作。 4. **验证安装**:通过运行简单的示例程序来验证ROS是否已经成功安装并配置好。 #### 五、ROS编程实践 1. **编写第一个ROS节点**:通过编写一个简单的节点来熟悉ROS的基本编程流程,例如创建一个发布者节点和一个订阅者节点。 2. **利用ROS工具进行调试**:学会使用诸如`rostopic`、`rosbag`等工具来监控和调试ROS系统。 3. **高级功能探索**:深入了解ROS中的高级特性,如自定义消息类型、实现复杂的服务接口等。 #### 六、ROS在机器人领域中的应用案例 1. **移动机器人导航**:利用ROS开发自主导航系统,实现避障、路径规划等功能。 2. **无人机控制**:通过ROS集成各种传感器数据,实现对无人机的精准控制。 3. **人机交互**:开发基于ROS的自然语言处理系统,使机器人能够理解人类的指令并作出相应的反应。 通过上述介绍,我们可以看到ROS不仅仅是一个工具集,更是一个强大的机器人开发平台。它极大地促进了机器人技术的发展。无论是对于初学者还是经验丰富的开发者来说,掌握ROS都是进入机器人领域的关键一步。
  • Learning ROS for Robotics Programming (Second Edition)》ROS编程第二版英文原著...
    优质
    本书是《Learning ROS for Robotics Programming》的第二版英文原版书籍,深入浅出地介绍了机器人操作系统ROS的基础知识和高级编程技巧。 ROS学习教程适合初学者入门使用,无需查阅wiki文档,更加方便快捷。从基础到深入的《Learning ROS for Robotics Programming Second Edition》一书是很好的工具书,帮助读者逐步提升技能。
  • Robotics Programming (ROS) Course资料
    优质
    本课程提供全面的机器人操作系统(ROS)编程教育,涵盖从基础概念到高级应用的知识体系,旨在帮助学员掌握ROS开发技能。 苏黎世联邦理工学院的ROS课程《Programming for Robotics》提供了一系列教学资料。
  • Effective Robotics Programming with ROS, 3rd Edition (Packt)
    优质
    本书为读者提供了关于如何使用ROS(机器人操作系统)进行有效机器人编程的全面指导,涵盖了从入门到高级应用的知识。适合希望深入学习ROS技术的专业人士和学生阅读。 ROS经典系列书籍内容清晰,对学习ROS非常有帮助,书中的例子可以正常运行。
  • Mastering ROS for Robotics Programming: Second Edition [www.rejo...
    优质
    《Mastering ROS for Robotics Programming》第二版深入介绍了ROS(机器人操作系统)的应用与编程技巧,适合希望精通ROS技术的进阶读者。 《Effective Robotics Programming with ROS, Third Edition》为读者提供了一套全面的ROS(机器人操作系统框架)复习材料。该书适用于数百个研究小组及公司在机器人行业的应用,并且对于非专业人士和学生来说,它也是进入机器人领域的理想起点。本书将引导你完成ROS安装过程,并很快让你掌握基本工具并理解不同元素。 书中内容无需特殊设备即可跟随学习,每一章都配有源代码示例与教程供读者在自己的计算机上运行。此外,我们还展示了如何使用硬件来连接你的算法与现实世界。特别注意选择了适合业余用户的可负担的设备,同时涵盖了机器人研究中最常用的传感器或执行器。 最后,《Effective Robotics Programming with ROS, Third Edition》通过展示ROS处理完整机器人的能力,说明了它的潜力——无论是真实环境还是模拟环境中。你将学会如何创建自己的机器人并使用Gazebo模拟器将其集成到仿真中。从这里开始,你可以探索创造一个机器人各个方面的知识,例如利用计算机视觉或点云分析感知世界、通过强大的导航栈在环境中进行导航以及控制机械臂与周围环境互动等任务。希望读者能充分理解ROS开发机器人系统时提供的无限可能。 本书涵盖了以下主题: - 第1章“开始使用ROS”展示了安装ROS最简单的方法,介绍了如何在不同平台上安装ROS,并提供了利用Debian包、编译源代码及虚拟机(如Docker和ARM CPU)进行安装的详细说明。 - 第2章“ROS架构与概念”,介绍由框架提供的工具及概念。本章节将带你了解节点、主题和服务等基本术语,同时展示如何使用它们调试节点并可视化通过主题发布的消息。 - 第3章“可视化与调试工具”进一步介绍了强大的调试和可视化信息的工具,这些信息在节点图中传递并通过话题传输。ROS提供了一个日志API来轻松诊断问题,并展示了诸如rqt_console、rqt_graph等强大图形工具以及rqt_plot和rviz等视觉界面。 - 第4章“3D建模与仿真”是实现自己机器人模型的第一步,介绍如何从头开始构建一个机器人并在Gazebo模拟器中运行它。你将学会模拟摄像机及激光测距仪传感器的使用方法,这有助于后续章节中的导航栈及其他工具的应用。 - 第5章“导航堆栈——设置”,详细描述了配置你的机器人以与ROS导航堆栈一起使用的步骤,并提供了多个示例来辅助理解。 - 第6章“导航堆栈——超越设置”继续讨论上一章节的内容,展示如何使机器人自主地进行导航。本章节使用Gazebo模拟器和RViz创建虚拟环境,在其中构建地图、定位机器人并执行路径规划及避障任务。 - 第7章“MoveIt! 机械臂操作”,提供了移动机器人的工具文档,并包括了利用MoveIt!完成抓取、拾起放置等操控任务的示例演示,以及简单的逆运动学规划。 - 第8章“使用ROS与传感器和执行器”将ROS连接到现实世界。本章节介绍了支持各种常见传感器(如范围激光雷达)及执行器(例如伺服电机、相机、RGB-D传感器等),并且解释了如何利用微控制器进行嵌入式系统开发,类似于广为人知的Arduino板。 - 第9章“计算机视觉”,涵盖了ROS中对摄像头和计算机视觉任务的支持。本章节从FireWire和USB摄像头驱动程序开始,介绍连接这些设备并捕获图像的方法,并指导读者使用校准工具校准相机、详细解释了图像管道以及如何利用多个API进行集成及OpenCV的安装与应用。 - 第10章“点云”,介绍了在ROS节点中使用Point Cloud Library。本章节从读取或写入PCL片段的基本实用程序开始,介绍所需转换以发布和订阅这些消息,并逐步构建处理3D数据的管道、下采样、过滤及特征搜索等任务。
  • Learning Robotics with Python (PACKT, 2015)
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    本书由PACKT出版社于2015年出版,通过Python语言教授读者如何学习和实践机器人技术,内容涵盖基础编程知识到高级机器人项目。 随着机器人技术在生活中的普及,学习机器人知识将成为一项越来越重要的技能。尽管机器人学是一个复杂的领域,但借助Python和其他工具可以设计出易于使用的界面项目。《利用Python学习机器人》是一本关于使用ROS等流行软件框架创建自主移动机器人的实用指南。它还讨论了各种机器人软件框架,并指导如何用Python及其框架编写代码。最后,该书还将展示如何通过按钮和滑块创建一个基于GUI的应用程序来控制机器人。 完成这本教程后,你将清楚地了解如何集成并组装所有组件以构建一台机器人以及如何打包软件包。
  • State Estimation in Robotics (English Edition)
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    本书《State Estimation in Robotics》深入浅出地介绍了机器人技术中状态估计的基本原理与应用技巧,涵盖滤波器设计、传感器融合及定位导航等内容。 《机器人学中的状态估计》是Timothy D. Barfoot教授的著作,在SLAM领域广为流传,并被视为入门必读的经典书籍之一。本书深入讲解了状态估计的机理、三维几何学基础、矩阵李群以及位姿和点的估计方法等,尤其对基于滤波器的状态估计方法进行了全面深刻的介绍。 中文译本《机器人学中的状态估计》在高翔、颜沁睿、刘富强等多位SLAM专家与爱好者的共同努力下终于出版。这对于国内广大SLAM爱好者来说是一个好消息,值得推荐。 浙江大学CAD & CG国家重点实验室计算机视觉团队带头人章国锋教授评价该书为机器人方向的经典教材之一,并指出其侧重数学基础,先花费了三分之二的篇幅介绍概率、几何方面的基础知识,最后又回到应用问题上详细介绍了基于点云和图像的姿态估计。这是一本难得地既注重基础又顾及前沿研究问题的教材。 译者团队由一群对机器人技术充满激情的年轻人组成,他们中的许多人在计算机视觉、机器人等科研领域开始崭露头角。这本书凝聚了他们的满腔热忱和对中国技术发展的期望。 加拿大西蒙弗雷泽大学终身教授谭平对该书给予了高度评价,并表示该书不仅介绍了传统的经典算法,还涉及最新的行业进展和应用,同时传授了一些基础的数学工具。肖健雄博士(AutoX创始人、原美国普林斯顿大学计算机视觉与机器人实验室主任)认为这本书使用严谨的数学语言,深入浅出地讲解了状态估计技术,是初学者不可多得的学习资源。
  • Robotics with ROS: An Example-Based Approach
    优质
    《Robotics with ROS: An Example-Based Approach》一书通过大量实例详细介绍了ROS(机器人操作系统)的基础知识及其在机器人开发中的应用。适合初学者快速上手学习。 《ROS Robotics by Example》是一本书籍或教程的名称,专注于通过实例来教授机器人技术领域的ROS(Robot Operating System)应用知识和技术。这本书或者资源旨在帮助读者理解并掌握如何使用ROS进行机器人开发的相关实践技能与理论基础。
  • Simultaneous Localization and Mapping in Mobile Robotics
    优质
    SLAM( simultaneous localization and mapping)是移动机器人领域中的关键技术,它使机器人能够在未知环境中进行定位和建图,实现自主导航。 Simultaneous Localization and Mapping for Mobile Robots: Introduction and Methods The process of Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) is crucial in robotics, particularly for mobile robots. SLAM enables a robot to build a map of an unknown environment while simultaneously keeping track of its location within that map. This technique is essential because it allows the robot to navigate autonomously without relying on external positioning systems like GPS. The introduction section typically outlines the importance and challenges associated with SLAM in robotics research and applications. It may discuss how SLAM has evolved from early theoretical concepts into practical implementations used in various real-world scenarios, such as autonomous vehicles, drones, and service robots. Methods for implementing SLAM can vary widely depending on factors like sensor types (e.g., LIDAR, cameras), computational resources available to the robot, and specific application requirements. Common approaches include feature-based methods which rely on distinct points or landmarks in an environment for localization; graph-based techniques that represent the robots trajectory as a network of poses linked by constraints from sensor measurements; and direct SLAM algorithms which operate directly with raw sensor data like images. Each method has its own advantages and limitations, making it necessary to carefully evaluate them based on specific needs when designing robotic systems.