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第1章 ROS入门 1

1.1简介 1

1.2在桌面系统中安装ROS 2

1.2.1 ROS发行版 2

1.2.2支持的操作系统 3

1.2.3如何完成 4

1.3在虚拟机中安装ROS 8

1.4在Linux容器中运行ROS 10

1.4.1准备工作 10

1.4.2如何完成 10

1.4.3参考资料 13

1.5在基于ARM的开发板上安装ROS 13

1.5.1准备工作 13

1.5.2如何完成 15

1.5.3设置系统位置 16

1.5.4设置sources.list（源列表） 17

1.5.5设置秘钥 17

1.6安装ROS包 17

1.6.1添加单个软件包 17

1.6.2初始化rosdep 18

1.6.3环境配置 18

1.6.4获取rosinstall 18

第2章 ROS的体系结构与概念Ⅰ 20

2.1简介 20

2.2对ROS文件系统的深入解析 21

2.2.1准备工作 21

2.2.2如何完成 22

2.2.3扩展学习 25

2.3 ROS计算图分析 30

2.3.1准备工作 30

2.3.2如何完成 32

2.4加入ROS社区 37

2.5学习ROS的使用 38

2.5.1准备工作 38

2.5.2如何完成 38

2.5.3工作原理 47

2.6理解ROS启动（launch）文件 59

第3章 ROS的体系结构与概念Ⅱ 61

3.1简介 61

3.2掌握参数服务器和动态参数 62

3.2.1准备工作 62

3.2.2如何完成 62

3.3掌握ROS actionlib 68

3.3.1准备工作 68

3.3.2如何完成 69

3.4掌握ROS pluginlib 78

3.4.1准备工作 78

3.4.2如何完成 78

3.5掌握ROS nodelet 83

3.5.1准备工作 83

3.5.2如何完成 83

3.5.3扩展学习 86

3.6掌握Gazebo框架与插件 88

3.6.1准备工作 88

3.6.2如何完成 89

3.7掌握ROS的TF（坐标变换） 91

3.7.1准备工作 92

3.7.2如何完成 95

3.8掌握ROS可视化工具（RViz）及其插件 99

3.8.1准备工作 99

3.8.2如何完成 101

第4章 ROS可视化与调试工具 104

4.1简介 104

4.2对ROS节点的调试和分析 105

4.2.1准备工作 105

4.2.2如何完成 105

4.3 ROS消息的记录与可视化 108

4.3.1准备工作 108

4.3.2如何完成 110

4.3.3更多内容 112

4.4 ROS系统的检测与诊断 114

4.4.1准备工作 114

4.4.2如何完成 114

4.5标量数据的可视化和绘图 118

4.5.1准备工作 118

4.5.2如何完成 119

4.5.3更多内容 120

4.6非标量数据的可视化——2D/3D图像 121

4.6.1准备工作 122

4.6.2如何完成 122

4.7 ROS话题的录制与回放 126

4.7.1准备工作 126

4.7.2如何完成 126

4.7.3更多内容 129

第5章 在ROS中使用传感器和执行器 131

5.1简介 131

5.2理解Arduino-ROS接口 132

5.2.1准备工作 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）惯性测量模块 137

5.3.1准备工作 138

5.3.2如何完成 138

5.3.3工作原理 139

5.4使用GPS系统——Ublox 141

5.4.1准备工作 142

5.4.2如何完成 142

5.4.3工作原理 143

5.5使用伺服电动机——Dynamixel 144

5.5.1如何完成 144

5.5.2工作原理 144

5.6用激光测距仪——Hokuyo 146

5.6.1准备工作 146

5.6.2如何完成 146

5.6.3工作原理 146

5.7使用Kinect传感器查看3D环境中的对象 148

5.7.1准备工作 149

5.7.2如何完成 149

5.7.3工作原理 149

5.8用游戏杆或游戏手柄 151

5.8.1如何完成 151

5.8.2工作原理 151

第6章 ROS建模与仿真 153

6.1简介 153

6.2理解使用URDF实现机器人建模 154

6.2.1准备工作 154

6.2.2工作原理 154

6.3理解使用Xacro实现机器人建模 163

6.3.1准备工作 164

6.3.2工作原理 164

6.4理解关节状态发布器和机器人状态发布器 165

6.4.1准备动作 165

6.4.2工作原理 168

6.4.3更多内容 172

6.5理解Gazebo系统结构以及与ROS的接口 174

6.5.1准备工作 174

6.5.2如何完成 174

第7章 ROS中的移动机器人 184

7.1简介 184

7.2 ROS导航功能包集 185

7.2.1准备工作 185

7.2.2工作原理 185

7.3移动机器人与导航系统的交互 196

7.3.1准备工作 196

7.3.2如何完成 197

7.3.3工作原理 198

7.4为导航功能包集创建launch文件 201

7.4.1准备工作 201

7.4.2工作原理 202

7.5为导航功能包集设置Rviz可视化 203

7.5.1准备工作 203

7.5.2工作原理 203

7.5.3更多内容 210

7.6机器人定位——自适应蒙特卡罗定位（AMCL） 211

7.6.1准备工作 211

7.6.2工作原理 211

7.7使用rqt_reconfigure配置导航功能包集参数 212

7.8移动机器人的自主导航——避开障碍物 213

7.8.1准备工作 213

7.8.2工作原理 213

7.9发送目标 214

7.9.1准备工作 214

7.9.2工作原理 214

第8章 ROS中的机械臂 217

8.1简介 217

8.1.1危险工作场所 218

8.1.2重复或令人厌烦的工作 218

8.1.3人类难以操作的工作环境 218

8.2 MoveIt的基本概念 220

8.2.1 MoveIt 220

8.2.2运动规划 220

8.2.3感知 221

8.2.4抓取 221

8.2.5准备工作 221

8.3使用图形化界面完成运动规划 223

8.3.1准备工作 223

8.3.2如何完成 232

8.3.3工作原理 234

8.3.4更多内容 235

8.4使用控制程序执行运动规划 238

8.4.1准备工作 238

8.4.2如何完成 240

8.4.3执行轨迹 245

8.5在运动规划中增加感知 246

8.5.1准备工作 247

8.5.2如何完成 249

8.5.3工作原理 251

8.5.4更多内容 251

8.5.5参考资料 252

8.6使用机械臂或者机械手来完成抓取操作 253

8.6.1准备工作 253

8.6.2如何完成 256

8.6.3工作原理 268

8.6.4参考资料 273

第9章 基于ROS的微型飞行器 276

9.1简介 276

9.2 MAV系统设计概述 277

9.3 MAV/无人机的通用数学模型 279

9.4使用RotorS/Gazebo来模拟MAV/无人机 283

9.4.1准备工作 283

9.4.2如何完成 285

9.4.3工作原理 292

9.4.4更多内容 293

9.4.5参考资料 296

9.5 MAV/无人机的自主导航框架 297

9.5.1准备工作 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准备工作 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简介 323

10.2了解ROS-I功能包 324

10.3工业机器人与MoveIt的3D建模与仿真 326

10.3.1准备工作 326

10.3.2如何完成 327

10.4使用ROS-I软件包——优傲机器人、ABB机器人 336

10.5 ROS-I机器人支持包 342

10.6 ROS-I机器人客户端功能包 345

10.7 ROS-I机器人驱动程序规范 346

10.8开发自定义的MoveIt IKFast插件 348

10.8.1准备工作 348

10.8.2如何完成 351

10.9了解ROS-I-MTConnect 353

10.9.1准备工作 354

10.9.2如何完成 355

10.10 ROS-I的未来——硬件支持、功能和应用 356

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