本书系统地论述了智能机器人系统的原理及其应用技术,从创新能力较强的应用型人才培养角度出发,重视ROS机器人基础理论与应用技术相结合,力求反映国内外机器人研究领域的新进展,将最新开源的、通用的机器人软件ROS开发平台与智能机器人的人体跟踪技术,Slam地图构建技术,navigation导航技术,语音合成与识别技术等内容引入教学中。真正地将理论学习与实际应用相结合。
本书力求深入浅出,并将系统性、实用性和前沿性结合起来,既可作为高等院校机器人工程、智能科学与技术、智能控制技术、计算机、自动化、电子信息与机械电子
本书以实战为重心,讲解ROS基础、机器语音、SLAM和导航等方面ROS应用的实现原理和方法,并配有大量ROS图表、代码等,帮助读者在实现ROS基础功能的同时深入理解基于ROS的机器人应用和开发,从而将书中的内容用于实践。
本书力求遵循由浅入深,由易到难、由简到繁、循序渐进的教学规律,较为系统地介绍了智能机器人的原理及其应用技术,第1章~第4章讲解了ROS机器人操作系统的基础知识,通过对ROS的历史、工程架构、通信架构、launch文件等内容和相关实例的介绍,帮助读者为第5章~第9章的应用技术学习奠定坚实的基础。第5章~第9章将最新开源的、通用的机器人软件ROS开发平台与智能机器人的人体跟踪技术、Slam地图构建技术、Navigation导航技术、语音合成与识别技术等引入实践教学中,真正做到了理实一体化教学。
智能机器人是一个新兴的研究领域,随着科技的不断发展,该领域将会出现更多创新性的理论、方法和技术。本书以职业岗位核心能力培养为目标,精选教学内容,力求内容新颖、叙述简练、应用灵活、学用结合,本书的发行可以一定程度上缓解国内ROS服务类机器人教材匮乏等问题。本书重点介绍了ROS机器人操作系统的基本原理和相关专业基础知识,希望为读者提供一个面向智能机器人领域的技术参考,可作为高等职业院校机器人工程、智能科学与技术、智能控制技术、计算机、自动化、电子信息与机械电子工程等专业学生的教材或参考书,也可作为本、专科生机器人创新实践活动及相关学科竞赛的培训教材或供有关工程技术人员参考。
本书是笔者所在的教学科研团队在智能机器人控制领域历年教学与科研实践工作的基础上,结合国内外相关文献的一个总结。主要编写人员有:许晓艳、张智军、陈锐。同时,课题组李福运、杨大春、林雪梅等在材料收集、学术讨论、图表绘制和代码编写上完成了大量工作。
本书编写工作得到了广东松山职业技术学院电气工程学院田亚娟院长、胡贵平书记以及自动化教研室同事的鼎力支持和无私帮助。同时,本书在编写过程中得到了深圳市元创兴科技有限公司的大力支持和帮助。
本书的出版得到了2020年度广东省教育厅重点领域项目“基于ROS的智能餐厅服务机器人的研发与应用”(项目编号:2020ZDZX3110)、2021年度广东省教育厅重点领域项目“智能居家养老看护机器人的研发与应用”(项目编号:2021ZDZX1145)等课题的资助。北京航空航天大学出版社为本书的顺利出版做了大量细致的审校工作,作者对此表示衷心的感谢。
受限于笔者之能力,本书的错误和不妥之处,恳请读者批评指正,使之完善提高。
第1章 初识ROS
1.1 什么是ROS?
1.2 ROS特点
1.3 ROS历史
1.4 本章习题
第2章 ROS基础
2.1 ROS总体架构
2.1.1 文件系统级
2.1.2 计算图级
2.1.3 社区级
2.2 ROS基本命令
2.2.1 ROS文件系统命令
2.2.2 ROS核心命令
2.3 ROS基本工具
2.3.1 Gazebo仿真环境
2.3.2 Rviz三维可视化平台
2.3.3 rosbag数据记录与回放
2.3.4 QT工具箱
2.3.5 TF坐标变换
2.4 第一个ROS例程
2.4.1 turtlesim功能包
2.4.2 控制乌龟运动
2.5 创建工作空间及功能包
2.5.1 什么是工作空间
2.5.2 创建工作空间
2.5.3 创建功能包
2.6 本章习题
第3章 ROS通信架构
3.1 话题通信
3.1.1 topic简介
3.1.2 工作原理
3.1.3 操作命令
3.1.4 应用实例
3.2 Message
3.2.1 简介
3.2.2 结构与类型
3.2.3 操作命令
3.2.4 常见Message
3.2.5 创建消息
3.3 服务通信
3. 3.1 service简介
3.3.2 工作原理
3.3.3 topic与service的对比
3.3.4 操作命令
3.3.5 创建服务1
3.3.6 应用实例
3.4 Parameter server
3.5 Action
3.5.1 简介
3.5.2 通信原理
3.5.3 Action规范
3.5.4 Action规范文件格式
3.6 本章习题
第4章 ROS之Launch文件
4.1 简介
4.2 写法与格式
4.3 示例
4.4 launch应用
4.5 本章小结
第5章 机器人动起来
5.1 手柄信息采集
5.1.1 实验原理
5.1.2 实验步骤
5.2 机器人动起来
5.2.1 实验原理
……
第6章 机器人常用仿真工具
第7章 机器人人体跟踪
第8章 机器人SLAM地图构建和自主导航
第9章 机器人语音功能
参考文献