ROS機器人開發(fā)實踐

ROS機器人開發(fā)實踐演講人2020-11-03011初識ROS1.1ROS是什么1.2如何安裝ROS1.3本書源碼下載1.4本章小結(jié)1初識ROS1初識ROS1.1ROS是什么1.1.1ROS的起源1.1.2ROS的設(shè)計目標(biāo)1.1.3ROS的特點1初識ROS1.2如何安裝ROS1.2.1操作系統(tǒng)與ROS版本的選擇011.2.2配置系統(tǒng)軟件源021.2.3添加ROS軟件源031.2.4添加密鑰041.2.5安裝ROS051.2.6初始化rosdep061.2如何安裝ROS1初識ROS1.2.7設(shè)置環(huán)境變量11.2.8完成安裝2022ROS架構(gòu)2ROS架構(gòu)2.1ROS架構(gòu)設(shè)計2.2計算圖2.3文件系統(tǒng)2.6話題與服務(wù)的區(qū)別2.5ROS的通信機制2.4開源社區(qū)2.7本章小結(jié)2ROS架構(gòu)2.2計算圖2ROS架構(gòu)2.2.1節(jié)點2.2.2消息2.2.5節(jié)點管理器2.2.4服務(wù)2.2.3話題2ROS架構(gòu)2.3文件系統(tǒng)2.3.1功能包2.3.2元功能包2.5ROS的通信機制2ROS架構(gòu)CBA2.5.1話題通信機制2.5.2服務(wù)通信機制2.5.3參數(shù)管理機制033ROS基礎(chǔ)3ROS基礎(chǔ)AEDFBC3.2創(chuàng)建工作空間和功能包3.3工作空間的覆蓋3.5RoboWare簡介3.4搭建Eclipse開發(fā)環(huán)境3.6話題中的Publisher與Subscriber3.1第一個ROS例程——小烏龜仿真3ROS基礎(chǔ)3.7服務(wù)中的Server和Client3.8ROS中的命名空間3.9分布式多機通信3.10本章小結(jié)DCAB3ROS基礎(chǔ)3.1第一個ROS例程——小烏龜仿真A3.1.1turtlesim功能包3.1.2控制烏龜運動B3.2創(chuàng)建工作空間和功能包3ROS基礎(chǔ)CBA3.2.1什么是工作空間3.2.2創(chuàng)建工作空間3.2.3創(chuàng)建功能包3ROS基礎(chǔ)3.3工作空間的覆蓋3.3.1ROS中工作空間的覆蓋3.3.2工作空間覆蓋示例3.4搭建Eclipse開發(fā)環(huán)境3ROS基礎(chǔ)3.4.2創(chuàng)建Eclipse工程文件3.4.4設(shè)置頭文件路徑3.4.1安裝Eclipse3.4.3將工程導(dǎo)入Eclipse3.4.5運行/調(diào)試程序3ROS基礎(chǔ)3.5RoboWare簡介A3.5.1RoboWare的特點3.5.2RoboWare的安裝與使用B3ROS基礎(chǔ)3.6話題中的Publisher與Subscriber3.6.1烏龜例程中的Publisher與Subscriber3.6.3如何創(chuàng)建Subscriber3.6.5運行Publisher與Subscriber3.6.2如何創(chuàng)建Publisher3.6.4編譯功能包3.6.6自定義話題消息3.7服務(wù)中的Server和Client3ROS基礎(chǔ)3.7.1烏龜例程中的服務(wù)3.7.2如何自定義服務(wù)數(shù)據(jù)3.7.3如何創(chuàng)建Server3.7.6運行Server和Client3.7.5編譯功能包3.7.4如何創(chuàng)建ClientLOGO3ROS基礎(chǔ)3.8ROS中的命名空間3.8.1有效的命名3.8.2命名解析3.8.3命名重映射3ROS基礎(chǔ)3.9分布式多機通信CBA3.9.1設(shè)置IP地址3.9.2設(shè)置ROS_MASTER_URI3.9.3多機通信測試044ROS中的常用組件4ROS中的常用組件4.1launch啟動文件4.2TF坐標(biāo)變換4.3Qt工具箱4.6rosbag數(shù)據(jù)記錄與回放4.5Gazebo仿真環(huán)境4.4rviz三維可視化平臺4.7本章小結(jié)4ROS中的常用組件4ROS中的常用組件4.1launch啟動文件4.1.1基本元素4.1.2參數(shù)設(shè)置4.1.4嵌套復(fù)用4.1.3重映射機制4.2TF坐標(biāo)變換4ROS中的常用組件4.2.1TF功能包4.2.2TF工具4.2.3烏龜例程中的TF4.2.6實現(xiàn)烏龜跟隨運動4.2.5創(chuàng)建TF監(jiān)聽器4.2.4創(chuàng)建TF廣播器4ROS中的常用組件4.3Qt工具箱4.3.1日志輸出工具（rqt_console）4.3.2計算圖可視化工具（rqt_graph）4.3.3數(shù)據(jù)繪圖工具（rqt_plot）4.3.4參數(shù)動態(tài)配置工具（rqt_reconfigure）4ROS中的常用組件4.4rviz三維可視化平臺4.4.1安裝并運行rviz014.4.3插件擴展機制034.4.2數(shù)據(jù)可視化024ROS中的常用組件4.5Gazebo仿真環(huán)境CBA4.5.1Gazebo的特點4.5.2安裝并運行Gazebo4.5.3構(gòu)建仿真環(huán)境4ROS中的常用組件4.6rosbag數(shù)據(jù)記錄與回放4.6.1記錄數(shù)據(jù)4.6.2回放數(shù)據(jù)055機器人平臺搭建5機器人平臺搭建AEDFBC5.2機器人的組成5.3機器人系統(tǒng)搭建5.5為機器人裝配攝像頭5.4基于RaspberryPi的控制系統(tǒng)實現(xiàn)5.6為機器人裝配Kinect5.1機器人的定義5機器人平臺搭建5.7為機器人裝配激光雷達5.8本章小結(jié)5機器人平臺搭建5.2機器人的組成5.2.1執(zhí)行機構(gòu)5.2.2驅(qū)動系統(tǒng)5.2.4控制系統(tǒng)5.2.3傳感系統(tǒng)5機器人平臺搭建5.3機器人系統(tǒng)搭建5.3.1MRobot5.3.2執(zhí)行機構(gòu)的實現(xiàn)5.3.3驅(qū)動系統(tǒng)的實現(xiàn)5.3.4內(nèi)部傳感系統(tǒng)的實現(xiàn)5機器人平臺搭建5.4基于RaspberryPi的控制系統(tǒng)實現(xiàn)5.4.2安裝Ubuntu16.04025.4.4控制系統(tǒng)與MRobot通信045.4.1硬件平臺RaspberryPi015.4.3安裝ROS035.4.5PC端控制MRobot055.5為機器人裝配攝像頭5機器人平臺搭建5.5.2PC端驅(qū)動攝像頭5.5.1usb_cam功能包5.5.3RaspberryPi驅(qū)動攝像頭5.6為機器人裝配Kinect5機器人平臺搭建5.6.2PC端驅(qū)動Kinect5.6.4Kinect電源改造5.6.1freenect_camera功能包5.6.3RaspberryPi驅(qū)動Kinect5.7為機器人裝配激光雷達5機器人平臺搭建5.7.2PC端驅(qū)動rplidar5.7.1rplidar功能包5.7.3RaspberryPi驅(qū)動rplidar066機器人建模與仿真6機器人建模與仿真AEDFBC6.2創(chuàng)建機器人URDF模型6.3改進URDF模型6.5基于ArbotiX和rviz的仿真器6.4添加傳感器模型6.6ros_control6.1統(tǒng)一機器人描述格式——URDF6機器人建模與仿真6.7Gazebo仿真6.8本章小結(jié)6機器人建模與仿真6.1統(tǒng)一機器人描述格式——URDF6.1.1<link>標(biāo)簽6.1.2<joint>標(biāo)簽6.1.3<robot>標(biāo)簽6.1.4<gazebo>標(biāo)簽6.2創(chuàng)建機器人URDF模型6機器人建模與仿真6.2.1創(chuàng)建機器人描述功能包6.2.2創(chuàng)建URDF模型6.2.3URDF模型解析6.2.4在rviz中顯示模型DCAB6機器人建模與仿真6.3改進URDF模型6.3.1添加物理和碰撞屬性6.3.2使用xacro優(yōu)化URDF6.3.3xacro文件引用6.3.4顯示優(yōu)化后的模型6機器人建模與仿真6.4添加傳感器模型6.4.2添加Kinect1326.4.1添加攝像頭6.4.3添加激光雷達6機器人建模與仿真6.5基于ArbotiX和rviz的仿真器CBA6.5.1安裝ArbotiX6.5.2配置ArbotiX控制器6.5.3運行仿真環(huán)境6.6ros_control6機器人建模與仿真6.6.1ros_control框架6.6.2控制器6.6.3硬件接口6.6.6控制器管理器6.6.5關(guān)節(jié)約束6.6.4傳動系統(tǒng)6.7Gazebo仿真6機器人建模與仿真6.7.6激光雷達仿真6.7.5Kinect仿真6.7.4攝像頭仿真6.7.3控制機器人在Gazebo中運動6.7.2在Gazebo中顯示機器人模型6.7.1機器人模型添加Gazebo屬性077機器視覺7機器視覺7.1ROS中的圖像數(shù)據(jù)7.2攝像頭標(biāo)定7.3OpenCV庫7.6二維碼識別7.5物體跟蹤7.4人臉識別7機器視覺7.7物體識別7.8本章小結(jié)7機器視覺7.1ROS中的圖像數(shù)據(jù)017.1.1二維圖像數(shù)據(jù)027.1.2三維點云數(shù)據(jù)7機器視覺7.2攝像頭標(biāo)定7.2.1camera_calibration功能包017.2.2啟動標(biāo)定程序027.2.3標(biāo)定攝像頭037.2.4標(biāo)定Kinect047.2.5加載標(biāo)定參數(shù)的配置文件05LOGO7機器視覺7.3OpenCV庫7.3.1安裝OpenCV7.3.2在ROS中使用OpenCV7機器視覺7.4人臉識別7.4.1應(yīng)用效果17.4.2源碼實現(xiàn)27機器視覺7.5物體跟蹤7.5.1應(yīng)用效果17.5.2源碼實現(xiàn)27.6二維碼識別7機器視覺7.6.1ar_track_alvar功能包7.6.2創(chuàng)建二維碼7.6.3攝像頭識別二維碼7.6.4Kinect識別二維碼7機器視覺7.7物體識別7.7.1ORK功能包17.7.3模型訓(xùn)練37.7.2建立物體模型庫27.7.4三維物體識別4088機器語音8機器語音01038.1讓機器人聽懂你說的話8.2通過語音控制機器人8.3讓機器人說話020405068.4人工智能標(biāo)記語言8.5與機器人對話8.6讓機器人聽懂中文8.7本章小結(jié)8機器語音8.1讓機器人聽懂你說的話8機器語音8.1.1pocketsphinx功能包8.1.2語音識別測試8.1.3創(chuàng)建語音庫8.1.6中文語音識別8.1.5語音指令識別8.1.4創(chuàng)建launch文件8機器語音8.2通過語音控制機器人A8.2.1編寫語音控制節(jié)點8.2.2語音控制小烏龜運動B8機器語音8.3讓機器人說話8.3.2語音播放測試8.3.1sound_play功能包8機器語音8.4人工智能標(biāo)記語言8.4.1AIML中的標(biāo)簽8.4.2Python中的AIML解析器8機器語音8.5與機器人對話8.5.1語音識別018.5.2智能匹配應(yīng)答028.5.3文本轉(zhuǎn)語音038.5.4智能對話048.6讓機器人聽懂中文8機器語音DCBA8.6.1下載科大訊飛SDK8.6.2測試SDK8.6.3語音聽寫8.6.4語音合成E8.6.5智能語音助手099機器人SLAM與自主導(dǎo)航9機器人SLAM與自主導(dǎo)航DCBA9.1理論基礎(chǔ)9.2準(zhǔn)備工作9.3gmapping9.4hector-slamE9.5cartographerF9.6rgbdslam9機器人SLAM與自主導(dǎo)航9.12自主探索SLAM9.11真實機器人導(dǎo)航9.10在Gazebo中仿真機器人導(dǎo)航9.9在rviz中仿真機器人導(dǎo)航9.8導(dǎo)航功能包9.7ORB_SLAM9.13本章小結(jié)9機器人SLAM與自主導(dǎo)航9機器人SLAM與自主導(dǎo)航9.2準(zhǔn)備工作9.2.2仿真平臺1329.2.1傳感器信息9.2.3真實機器人9.3gmapping9機器人SLAM與自主導(dǎo)航9.3.2gmapping節(jié)點的配置與運行9.3.4真實機器人SLAM9.3.1gmapping功能包9.3.3在Gazebo中仿真SLAM9.4hector-slam9機器人SLAM與自主導(dǎo)航9.4.2hector_mapping節(jié)點的配置與運行9.4.4真實機器人SLAM9.4.1hector-slam功能包9.4.3在Gazebo中仿真SLAM9.5cartographer9機器人SLAM與自主導(dǎo)航9.5.2官方demo測試9.5.4在Gazebo中仿真SLAM9.5.1cartographer功能包9.5.3cartographer節(jié)點的配置與運行9.5.5真實機器人SLAM9.6rgbdslam9機器人SLAM與自主導(dǎo)航9.6.2使用數(shù)據(jù)包實現(xiàn)SLAM9.6.1rgbdslam功能包9.6.3使用Kinect實現(xiàn)SLAM9機器人SLAM與自主導(dǎo)航9.7ORB_SLAMCBA9.7.1ORB_SLAM功能包9.7.2使用數(shù)據(jù)包實現(xiàn)單目SLAM9.7.3使用攝像頭實現(xiàn)單目SLAM9.8導(dǎo)航功能包9機器人SLAM與自主導(dǎo)航DCBA9.8.1導(dǎo)航框架9.8.2move_base功能包9.8.3amcl功能包9.8.4代價地圖的配置E9.8.5本地規(guī)劃器配置LOGO9機器人SLAM與自主導(dǎo)航9.9在rviz中仿真機器人導(dǎo)航9.9.1創(chuàng)建launch文件019.9.2開始導(dǎo)航029.9.3自動導(dǎo)航039機器人SLAM與自主導(dǎo)航9.10在Gazebo中仿真機器人導(dǎo)航9.10.1創(chuàng)建launch文件9.10.2運行效果9.10.3實時避障9機器人SLAM與自主導(dǎo)航9.11真實機器人導(dǎo)航9.11.1創(chuàng)建launch文件9.11.2開始導(dǎo)航9.12自主探索SLAM9機器人SLAM與自主導(dǎo)航9.12.2通過rviz