智能機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)踐 課件 第1-3章 緒論、Linux操作系統(tǒng)安裝與基本操作、ROS開發(fā)環(huán)境與傳感器適配

智能機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)踐

第一章緒論

1緒論2機(jī)器人的定義古代機(jī)器人簡介近代機(jī)器人簡介現(xiàn)代機(jī)器人簡介機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)鏈機(jī)器人平臺簡介AI開發(fā)平臺簡介1.機(jī)器人的定義機(jī)器人形象和機(jī)器人(Robot)一詞，最早出現(xiàn)在科幻和文學(xué)作品中。1920年，捷克作家卡雷爾·卡佩克發(fā)表了一部名為《羅薩姆的萬能機(jī)器人》的劇本。作者根據(jù)小說中Robota（捷克文，原意為“勞役、苦工”）和Robotnik（波蘭文，原意為“工人”）創(chuàng)造出“Robot這個詞。341.機(jī)器人的定義1950年，科幻小說家艾薩克·阿西莫夫在小說《我，機(jī)器人》中設(shè)立了著名的“機(jī)器人學(xué)的三大法則”，規(guī)定所有機(jī)器人必須遵守：機(jī)器人不得傷害人類，且確保人類不受傷害在不違背第一及第二法則的前提下，機(jī)器人必須保護(hù)自己在不違背第一法則的前提下，機(jī)器人必須服從人類的命令1965年的阿西莫夫51.機(jī)器人的定義中國學(xué)術(shù)組織與人或生物相似的智能能力高度靈活性的自動化機(jī)器美國機(jī)器人工業(yè)協(xié)會日本工業(yè)機(jī)器人協(xié)會國際標(biāo)準(zhǔn)化組織通過可編程動作來執(zhí)行各種任務(wù)具有編程能力的多功能操作機(jī)記憶裝置和末端執(zhí)行器通過自動化的動作而代替人類勞動的通用機(jī)器通過編程和自動控制來執(zhí)行任務(wù)的機(jī)器62.古代機(jī)器人簡介木鳥東漢時期，張衡發(fā)明了測量路程用的“計(jì)里鼓車”。該車上裝有木人、鼓和鐘，每走1里，擊鼓1次，每走10里擊鐘一次。三國蜀漢時期,諸葛亮創(chuàng)造出的“木牛流馬”可以運(yùn)送軍用物資。這也許是最早的陸地軍用機(jī)器人。記里鼓車春秋時代后期，魯班利用竹子和木料制造出一個木鳥，它能在空中飛行，“三日不下”，被稱為世界上第一個空中飛行機(jī)器人。木牛流馬72.古代機(jī)器人簡介公元前3世紀(jì)，古希臘發(fā)明家戴達(dá)羅斯用青銅為克里特島國王邁諾斯塑造了一個守衛(wèi)寶島的青銅衛(wèi)士塔羅斯青銅衛(wèi)士塔羅斯亞歷山大時代的古希臘希羅發(fā)明了以水、空氣和蒸汽壓力為動力的機(jī)械玩具，它可以自己開門，還可以借助蒸汽唱歌，如氣轉(zhuǎn)球、自動門希羅氣轉(zhuǎn)球機(jī)器鴨法國的天才技師杰克·戴·瓦克遜于1738年發(fā)明了一只機(jī)器鴨。它會游泳、喝水、吃東西和排泄，還會嘎嘎叫83.近代機(jī)器人簡介1954年，美國人喬治·德沃爾（G.C.Devol）制造出世界上第一臺可編程的機(jī)器人。當(dāng)年，他提出了“通用重復(fù)操作機(jī)器人”的方案。第一代可編程機(jī)器人1959年，喬治·德沃爾與美國發(fā)明家約瑟夫·英格伯格（“工業(yè)機(jī)器人之父”）聯(lián)手成立了世界上第一家機(jī)器人制造工廠——Unimation公司1961年，第一臺現(xiàn)代意義的工業(yè)機(jī)器人FirstUnimateArm在GeneralMotors總裝廠亮相1978年，美國Unimation公司推出通用工業(yè)機(jī)器人PUMA，這標(biāo)志著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)成熟。在過去的30到40年間，機(jī)器人獲得引人注目的發(fā)展。具體體現(xiàn)在：機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在全世界迅速發(fā)展；機(jī)器人的應(yīng)用范圍遍及工業(yè)、科技和國防的各個領(lǐng)域；形成了新的學(xué)科——機(jī)器人學(xué)；機(jī)器人向智能化方向發(fā)展；服務(wù)機(jī)器人成為機(jī)器人的新秀而迅猛發(fā)展。94.現(xiàn)代機(jī)器人簡介現(xiàn)代機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人服務(wù)機(jī)器人特種機(jī)器人104.現(xiàn)代機(jī)器人簡介114.現(xiàn)代機(jī)器人簡介125.機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)鏈控制器減速器伺服電機(jī)傳感器末端執(zhí)行器上游零部件家庭服務(wù)醫(yī)療服務(wù)酒店餐飲零售批發(fā)特種安防倉儲物流航空航天石油化工食品飲料精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)汽車制造電子制造下游應(yīng)用機(jī)器人生產(chǎn)與集成環(huán)境交互系統(tǒng)人機(jī)交互系統(tǒng)感知系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)控制系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)本體制造系統(tǒng)集成瑪垛機(jī)器人噴涂機(jī)器人搬運(yùn)機(jī)器人裝配機(jī)器人分揀機(jī)器人檢測機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人特種服務(wù)機(jī)器人公共服務(wù)機(jī)器人個人/家庭服務(wù)機(jī)器人服務(wù)機(jī)器人機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)共性技術(shù)系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)操作系統(tǒng)技術(shù)模塊化與重構(gòu)技術(shù)前沿技術(shù)人機(jī)自然交互技術(shù)生機(jī)電融合技術(shù)仿生感知與認(rèn)知技術(shù)安裝帶舵機(jī)末端套件的笛卡爾坐標(biāo)系安裝帶舵機(jī)末端套件的關(guān)節(jié)坐標(biāo)系1.Dobot魔術(shù)師機(jī)器人Dobot魔術(shù)師機(jī)器人是越疆科技研發(fā)的一款桌面級智能機(jī)械臂。機(jī)器人由底座、大臂、小臂、末端工具等組成。讀者可以在越疆科技的官網(wǎng)（/）了解關(guān)于Dobot魔術(shù)師機(jī)器人的更多信息。1.1Dobot魔術(shù)師機(jī)器人的坐標(biāo)系136.機(jī)器人平臺簡介關(guān)節(jié)坐標(biāo)系是以各個運(yùn)動關(guān)節(jié)作為參照來確定的坐標(biāo)系。若未安裝帶舵機(jī)的末端套件，它包含三個關(guān)節(jié)：J1、J2、J3，且均為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，逆時針旋轉(zhuǎn)為正；若安裝了，如吸盤和夾爪套件，則包含四個關(guān)節(jié)：J1、J2、J3、J4，同樣是旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，逆時針為正。笛卡爾坐標(biāo)系是以機(jī)械臂底座為參照確定的坐標(biāo)系。其原點(diǎn)為大臂、小臂以及底座三個電機(jī)三軸的交點(diǎn)。X軸方向垂直于固定底座向前；Y軸方向垂直于固定底座向左；Z軸方向符合右手定則，垂直向上為正方向。當(dāng)安裝了帶舵機(jī)的末端套件時，存在R軸。R軸為末端舵機(jī)中心相對于原點(diǎn)的姿態(tài)，逆時針為正。R軸坐標(biāo)為J1軸和J4軸坐標(biāo)之和。1.2Dobot魔術(shù)師機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)分析146.機(jī)器人平臺簡介Dobot魔術(shù)師機(jī)器人的D-H參考坐標(biāo)系LOidiaiαi1O1d10-(2π/3)2O20a203O30a304O4000Dobot魔術(shù)師機(jī)器人的D-H參數(shù)表B逆運(yùn)動學(xué)分析逆運(yùn)動學(xué)問題就可以描述成：給定齊次變換矩陣X∈SE(3)，找出滿足T(O)∈X的關(guān)節(jié)角OO1=tan-1(Py/Px)，O2=arctan(sinO2/cosO2)，O3=arctan(sinO3/cosO3)，O4=-(O2+O3)A正運(yùn)動學(xué)分析機(jī)器人的正運(yùn)動學(xué)(ForwardKinematics)是指已知關(guān)節(jié)坐標(biāo)，求解末端的位置和姿態(tài)。通過正弦余弦變換進(jìn)行表示:c1=cosO1,c2

=cosO2,c3

=cosO3,s1

=sinO1,s2

=sinO2,s3

=sinO3,s23

=sin(O2+O3),c23

=cos(O2+O3)

機(jī)械臂運(yùn)動多解情況DashGOD1機(jī)器人底盤結(jié)構(gòu)2.DashGOD1智能移動平臺簡介156.機(jī)器人平臺簡介DashGOD1智能移動平臺外觀DashGOD1智能移動平臺是EAI越登智能研制的一款科教級移動平臺。讀者可以在EAI越登智能的官網(wǎng)(/)了解關(guān)于DashGOD1智能移動平臺的更多信息。運(yùn)動狀態(tài)及糾偏示意圖2.1控制兩個驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速來控制機(jī)器人的方向與速度，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的各種運(yùn)動形式的控制。輔助輪為萬向輪，它起到了支撐車體和導(dǎo)向的作用；兩個驅(qū)動輪分別由兩個獨(dú)立的直流有刷電機(jī)來提供動力進(jìn)行驅(qū)動。

167.AI開發(fā)平臺簡介AI是ArtificialIntelligence（人工智能）的英文縮寫。它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。AI領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究對象包括機(jī)器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理等。EasyDL是基于飛槳開源深度學(xué)習(xí)平臺，面向企業(yè)AI應(yīng)用開發(fā)者提供零門檻AI開發(fā)平臺。EasyDL是EasyDeepLearning的縮寫。它是一個零門檻AI開發(fā)平臺，讓沒有AI開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的人(并不僅僅是程序員)和有AI開發(fā)經(jīng)驗(yàn)、但希望更輕松使用AI能力的人，都可以便捷的使用這個平臺，開發(fā)出自己需要的AI應(yīng)用。EasyDL提供一站式的智能標(biāo)注、模型訓(xùn)練、服務(wù)部署等全流程功能，內(nèi)置豐富的預(yù)訓(xùn)練模型，支持公有云、設(shè)備端、私有服務(wù)器、軟硬一體方案等靈活的部署方式。讀者可以在EasyDL零門檻AI開發(fā)平臺的官網(wǎng)（/easydl/）了解關(guān)于EasyDL平臺的更多信息。EasyDL的技術(shù)方向與模型類型：177.AI開發(fā)平臺簡介技術(shù)方向模型類型EasyDL圖像圖像分類、物體檢測、圖像分割EasyDL文本文本分類-單標(biāo)簽、文本分類-多標(biāo)簽、文本實(shí)體抽取、情感傾向分析、短文本相似度EasyDL語音語音識別、聲音分類EasyDLOCR文字識別EasyDL視頻視頻分類、目標(biāo)跟蹤EasyDL結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)表格預(yù)測EasyDL模型效果的評價(jià)指標(biāo)18

7.AI開發(fā)平臺簡介指標(biāo)含義準(zhǔn)確率圖像分類/文本分類/聲音分類等分類模型的衡量指標(biāo)，正確分類的樣本數(shù)與總樣本數(shù)之比，越接近1模型效果越好F1-score對某類別而言為精確率和召回率的調(diào)和平均數(shù)，對圖像分類/文本分類/聲音分類等分類模型來說，該指標(biāo)越高效果越好精確率(Precision)對某類別而言為正確預(yù)測為該類別的樣本數(shù)與預(yù)測為該類別的總樣本數(shù)之比。召回率(Recall)對某類別而言為正確預(yù)測為該類別的樣本數(shù)與該類別的總樣本數(shù)之比。top1、top2…top5在查看圖像分類/文本分類/聲音分類/視頻分類模型評估報(bào)告中，top1-top5指的是針對一個數(shù)據(jù)進(jìn)行識別時，模型會給出多個結(jié)果，top1為置信度最高的結(jié)果、top2次之…正常業(yè)務(wù)場景中，我們通常會采信置信度最高的識別結(jié)果，重點(diǎn)關(guān)注top1的結(jié)果即可。mAPmAP(meanaverageprecision)是物體檢測(ObjectDetection)算法中衡量算法效果的指標(biāo)。對于物體檢測任務(wù)，每一類object都可以計(jì)算出其精確率(Precision)和召回率(Recall)，在不同閾值下多次計(jì)算/試驗(yàn)，每個類都可以得到一條P-R曲線，曲線下的面積就是average。閾值物體檢測模型會存在一個可調(diào)節(jié)的閾值（threshold），是正確結(jié)果的判定標(biāo)準(zhǔn)，例如閾值是0.6，置信度大于0.6的識別結(jié)果會被當(dāng)作正確結(jié)果返回。每個物體檢測模型訓(xùn)練完畢后，可以在模型評估報(bào)告中查看推薦閾值，在推薦閾值下F1-score的值最高197.AI開發(fā)平臺簡介EasyDL的模型部署方式模型部署方式調(diào)用方法公有云API模型部署為RestfulAPI，可以通過HTTP請求的方式進(jìn)行調(diào)用。設(shè)備端SDK模型部署為設(shè)備端SDK，可集成在前端智能計(jì)算硬件設(shè)備中，可完全在無網(wǎng)環(huán)境下工作，所有數(shù)據(jù)皆在設(shè)備本地運(yùn)行處理。目前支持IOS、ANDROID、WINDOWS、LINUX四種操作系統(tǒng)及多款主流智能計(jì)算硬件。本地服務(wù)器部署模型部署為本地服務(wù)器部署，可獲得基于定制EasyDL模型封裝而成的本地化部署的方案，此軟件包部署包開發(fā)者本地的服務(wù)器上運(yùn)行能夠得到與在線API功能完全相同的接口。軟硬一體方案目前EasyDL支持兩款軟硬一體硬件，包括EasyDL-EdgeBoard軟硬一體方案及EasyDL-十目計(jì)算卡。通過在AI市場購買，可獲得硬件+專項(xiàng)適配硬件的設(shè)備端SDK，支持在硬件中離線計(jì)算。模型部署方式調(diào)用方法公有云API模型部署為RestfulAPI，可以通過HTTP請求的方式進(jìn)行調(diào)用。談?wù)勈裁词菣C(jī)器人？思考機(jī)器人專業(yè)與傳統(tǒng)理工專業(yè)的區(qū)別（如：數(shù)學(xué)、物理、機(jī)械、計(jì)算機(jī)等）。直流有刷電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。DashGOD1移動平臺硬件層主要由哪些模塊組成？20課后習(xí)題21感謝聆聽有什么問題嗎？智能機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)踐

第二章Linux操作系統(tǒng)安裝與基本操作

22231.虛擬機(jī)安裝2.Ubuntu安裝3.Linux基本指令2.1虛擬機(jī)安裝第1步：下載Vmware下載地址：/cn/products/workstation-pro/workstation-pro-evaluation.html下載合適版本（Windows系統(tǒng)選1，Linux系統(tǒng)選2）百度網(wǎng)盤中提供Windows版本安裝包。2425第2步：下載完后，雙擊安裝包安裝，點(diǎn)擊【下一步】。2.1虛擬機(jī)安裝262.1虛擬機(jī)安裝第3步：勾選我接受許可協(xié)議中的條款，再點(diǎn)擊【下一步】。272.1虛擬機(jī)安裝第4步：更改虛擬機(jī)安裝位置（不建議安裝在C盤），再點(diǎn)擊【下一步】。282.1虛擬機(jī)安裝第5步：更改用戶體驗(yàn)設(shè)置，取消勾選啟動時檢查產(chǎn)品更新和加入客戶體驗(yàn)提升計(jì)劃，再點(diǎn)擊【下一步】。292.1虛擬機(jī)安裝第6步：點(diǎn)擊【下一步】，再點(diǎn)擊【安裝】。302.1虛擬機(jī)安裝第7步：點(diǎn)擊【許可證】。312.1虛擬機(jī)安裝第8步：輸入許可證（許可證建議購買正版），點(diǎn)擊【輸入】。322.1虛擬機(jī)安裝第9步：點(diǎn)擊【完成】，并重啟電腦。332.1虛擬機(jī)安裝第10步：更改虛擬機(jī)的默認(rèn)位置，雙擊桌面【VMwareWorkstationPro】圖標(biāo)啟動軟件，并點(diǎn)擊【編輯】中的【首選項(xiàng)】。342.1虛擬機(jī)安裝第11步：更改虛擬機(jī)的默認(rèn)位置，建議放在與你的虛擬機(jī)安裝位置一樣，不推薦放到C盤，然后點(diǎn)擊【確定】。352.1虛擬機(jī)安裝第12步：安裝完成。362.2Ubuntu安裝第1步：打開虛擬機(jī)->文件->新建虛擬機(jī)，或者直接點(diǎn)擊主頁【創(chuàng)建新的虛擬機(jī)】。372.2Ubuntu安裝第2步：選擇自定義（高級），然后點(diǎn)擊【下一步】。382.2Ubuntu安裝第3步：選擇虛擬機(jī)硬件兼容性，默認(rèn)即可，然后點(diǎn)擊【下一步】。392.2Ubuntu安裝第4步：選擇【稍后安裝操作系統(tǒng)】，再選擇虛擬機(jī)中將安裝的操作系統(tǒng)類型，這里選Linux即可，然后點(diǎn)擊【下一步】。402.2Ubuntu安裝第5步：虛擬機(jī)命名并保存，然后點(diǎn)擊【下一步】。412.2Ubuntu安裝第6步：自定義虛擬機(jī)配置，處理器、內(nèi)存按需配置，但最大要小于電腦內(nèi)存2G，然后點(diǎn)擊【下一步】。422.2Ubuntu安裝第7步：網(wǎng)絡(luò)類型選擇NAT即可，然后點(diǎn)擊【下一步】。432.2Ubuntu安裝第8步：I/O控制器類型以及磁盤類型默認(rèn)即可，然后點(diǎn)擊【下一步】。442.2Ubuntu安裝第9步：選擇磁盤選擇創(chuàng)建新虛擬磁盤即可，然后點(diǎn)擊【下一步】。452.2Ubuntu安裝第10步：磁盤容量按需分配，這里指定80G，然后點(diǎn)擊【下一步】。462.2Ubuntu安裝第11步：指定磁盤文件默認(rèn)即可，然后點(diǎn)擊【下一步】，再點(diǎn)擊【完成】后創(chuàng)建虛擬機(jī)。472.2Ubuntu安裝第12步：點(diǎn)擊完成后，我們可以看到新創(chuàng)建的虛擬機(jī)，點(diǎn)擊【編輯虛擬機(jī)設(shè)置->CD/DVD】或者直接點(diǎn)擊【CD/DVD】,選擇使用ISO映像文件，然后選擇Ubuntu鏡像文件，百度網(wǎng)盤中提供了Ubuntu-18.04.6版本，也可以去官網(wǎng)下載。482.2Ubuntu安裝第13步：點(diǎn)擊【開啟此虛擬機(jī)】。492.2Ubuntu安裝第14步：先選擇【中文（簡體）】，然后點(diǎn)擊【安裝Ubuntu】（英語好的可以默認(rèn)選擇【English】）。502.2Ubuntu安裝第15步：選擇鍵盤布局，選擇默認(rèn)的Chinese即可，然后點(diǎn)擊【繼續(xù)】。512.2Ubuntu安裝可能出現(xiàn)的錯誤：如果安裝界面下面顯示不全，可以先叉掉安裝界面，然后在左下角的九宮格->設(shè)置->顯示器->分辨率，把分辨率改為1024×768(4:3)，然后點(diǎn)擊Ubuntu桌面的安裝Ubuntu18.04.6LTS繼續(xù)安裝。522.2Ubuntu安裝第16步：更新和其它軟件選擇【正常安裝】，然后點(diǎn)擊【繼續(xù)】。532.2Ubuntu安裝第17步：安裝類型選擇【其他選項(xiàng)】，然后點(diǎn)擊【繼續(xù)】。542.2Ubuntu安裝第18步：調(diào)整分區(qū)1.第一個分區(qū)：掛載點(diǎn)：/boot（新分區(qū)的類型：主分區(qū)用于：Ext4日志文件系統(tǒng)）作用：啟動目錄，開機(jī)啟動所需目錄。Linux的內(nèi)核及引導(dǎo)系統(tǒng)程序所需要的文件，比如vmlinuzinitrd.img文件都位于這個目錄中。在一般情況下，GRUB或LILO系統(tǒng)引導(dǎo)管理器也位于這個目錄。大小一般在200M-2G，最好不要低于200M。552.2Ubuntu安裝創(chuàng)建/boot分區(qū)，先選中1處的空閑，再點(diǎn)擊2處的+，在彈出的界面修改大小和掛載點(diǎn)，大小這里給了1G左右，掛載點(diǎn)選擇/boot，然后點(diǎn)擊【OK】。562.2Ubuntu安裝第18步：調(diào)整分區(qū)第二個分區(qū)：swap分區(qū)

（新分區(qū)的類型：邏輯分區(qū)用于：交換空間）作用：虛擬內(nèi)存，電腦內(nèi)存多大給多大，用于演示的電腦內(nèi)存為8G，因此這里選為8G。第三個分區(qū)：根分區(qū)，掛載點(diǎn)：/（新分區(qū)的類型：主分區(qū)用于：Ext4日志文件系統(tǒng)）作用：安裝系統(tǒng)和軟件，相當(dāng)于windows的C盤，里面包含用戶工作目錄/home，前面分區(qū)完后剩多少給多少572.2Ubuntu安裝創(chuàng)建swap交換分區(qū)，先選中1處的空閑，再點(diǎn)擊2處的+，在彈出的界面修改大小和用于，大小這里給了8G左右，用于選擇交換空間，然后點(diǎn)擊【OK】。582.2Ubuntu安裝創(chuàng)建根分區(qū)，先選中1處的空閑，再點(diǎn)擊2處的+，在彈出的界面修改掛載點(diǎn)，大小這里剩多少給多少，掛載點(diǎn)選擇/，然后點(diǎn)擊【OK】。592.2Ubuntu安裝第19步：調(diào)整【安裝啟動引導(dǎo)器的設(shè)備】，選擇剛剛創(chuàng)建的/boot分區(qū)，然后點(diǎn)擊【現(xiàn)在安裝】，在彈出界面點(diǎn)擊【繼續(xù)】。602.2Ubuntu安裝第20步：時區(qū)選擇【上?！?，點(diǎn)擊【繼續(xù)】，然后填寫個人信息，密碼不建議太長，因?yàn)閁buntu系統(tǒng)中會常用到密碼。612.2Ubuntu安裝第21步：等待安裝，安裝完成后點(diǎn)擊【現(xiàn)在重啟】。622.3Linux基本指令——文件與目錄1）ls:顯示文件或目錄-l列出文件詳細(xì)信息l（list）-a列出當(dāng)前目錄下所有文件及目錄，包括隱藏的a（all）以易讀的方式顯示文件大小(顯示為MB,GB...)：2）mkdir:創(chuàng)建目錄-p創(chuàng)建目錄，若無父目錄，則創(chuàng)建p(parent)在home目錄下創(chuàng)建一個名為test的目錄：ls-lhmkdir~/testmkdir~/catkin_ws632.3Linux基本指令——文件與目錄3）cp:復(fù)制-a：此選項(xiàng)通常在復(fù)制目錄時使用，它保留鏈接、文件屬性，并復(fù)制目錄下的所有內(nèi)容。其作用等于dpR參數(shù)組合。-i：與-f選項(xiàng)相反，在覆蓋目標(biāo)文件之前給出提示，要求用戶確認(rèn)是否覆蓋，回答y時目標(biāo)文件將被覆蓋。-p：除復(fù)制文件的內(nèi)容外，還把修改時間和訪問權(quán)限也復(fù)制到新文件中。-r：若給出的源文件是一個目錄文件，此時將復(fù)制該目錄下所有的子目錄和文件。復(fù)制文件1到文件2，并保持文件的權(quán)限、屬主和時間戳：cp文件1文件2cptest1test2-r642.3Linux基本指令——文件與目錄4）cd:切換目錄切換到工作區(qū)間catkin_ws文件夾中：5）mv:移動或重命名將文件名file1重命名為file2，使用-i，如果file2存在則提示是否覆蓋：與-i相反，如果使用-f選項(xiàng)則不會進(jìn)行提示。-v會輸出重命名的過程，當(dāng)文件名中包含通配符時，這個選項(xiàng)會非常方便：mv-ifile1file2mv-vfile1file2cdcatkin_ws652.3Linux基本指令——文件與目錄6）rm:刪除文件-r遞歸刪除，可刪除子目錄及文件-f強(qiáng)制刪除-i刪除文件前先確認(rèn)：在文件名中使用shell的元字符會非常有用。刪除文件前先打印文件名并進(jìn)行確認(rèn):遞歸刪除文件夾下所有文件，并刪除該文件夾：rm-ifilename.txtrm-ifile*rm-rexample662.3Linux基本指令——文件與目錄7）rmdir:刪除空目錄刪除一個叫做dir1的目錄：8）pwd:顯示當(dāng)前路徑目錄在想要顯示的目錄下的終端下直接輸入pwd即可（下方顯示catkin_ws文件夾的當(dāng)前路徑）：lah@LAH:~/catkin_ws$pwdrmdirdir1/home/lah/catkin_ws672.3Linux基本指令——文件與目錄9）ln:創(chuàng)建鏈接文件（linkfiles）功能是為某一個文件在另外一個位置建立一個同步的鏈接。作用：當(dāng)我們需要在不同的目錄，用到相同的文件時，我們不需要在每一個需要的目錄下都放一個必須相同的文件，我們只要在某個固定的目錄，放上該文件，然后在其它的目錄下用ln命令鏈接（link）它就可以，不必重復(fù)的占用磁盤空間。參數(shù)-b刪除，覆蓋以前建立的鏈接-d允許超級用戶制作目錄的硬鏈接-f強(qiáng)制執(zhí)行-i交互模式，文件存在則提示用戶是否覆蓋格式：ln[參數(shù)][源文件或目錄][目標(biāo)文件或目錄]682.3Linux基本指令——文件與目錄參數(shù)（續(xù)）：-n把符號鏈接視為一般目錄-s軟鏈接(符號鏈接)-v顯示詳細(xì)的處理過程創(chuàng)建一個指向文件或目錄的軟鏈接（給文件創(chuàng)建軟鏈接，為file1文件創(chuàng)建軟鏈接lnk1，如果file1丟失，lnk1將失效）：創(chuàng)建一個指向文件或目錄的物理鏈接（給文件創(chuàng)建硬鏈接，為file1創(chuàng)建硬鏈接lnk1，file1與lnk1的各項(xiàng)屬性相同）：ln-sfile1lnk1lnfile1lnk1692.3Linux基本指令——文件與目錄10）locate:定位文件locate命名可以顯示某個指定文件（或一組文件）的路徑，它會使用由updatedb創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫。下面的命令會顯示系統(tǒng)中所有包含crontab字符串的文件：locatecrontab/etc/anacrontab/etc/crontab/usr/bin/crontab/usr/share/doc/cron/examples/crontab2english.pl.gz/usr/share/man/man1/crontab.1.gz/usr/share/man/man5/anacrontab.5.gz/usr/share/vim/vim72/syntax/crontab.vim702.3Linux基本指令——文件與目錄11）whatis:顯示命令描述信息wathis顯示ls命令的描述信息：whatislswhatisifconfigls(1)-listdirectorycontentsifconfig(8)–configure712.3Linux基本指令——文本處理1）cat:查看文件內(nèi)容你可以一次查看多個文件的內(nèi)容，下面的命令會先打印file1的內(nèi)容，然后打印file2的內(nèi)容：-n命令可以在每行的前面加上行號：把textfile1的文檔內(nèi)容加上行號后輸入textfile2這個文檔里：-b或--number-nonblank：和-n相似，只不過對于空白行不編號。把textfile1和textfile2的文檔內(nèi)容加上行號（空白行不加）之后將內(nèi)容附加到textfile3文檔里：cat-btextfile1textfile2>>textfile3cat-ntextfile1>textfile2cat-n/etc/logrotate.conf/var/log/btmpcatfile1file2722.3Linux基本指令——文本處理2）more,less:分頁顯示文本文件內(nèi)容查看一個長文件的內(nèi)容：3)head,tail:顯示文件頭、尾內(nèi)容查看一個文件的前兩行：4)find:在文件系統(tǒng)中搜索某文件-namename,-inamename:文件名稱符合name的文件,iname會忽略大小寫。查找指定文件名的文件(不區(qū)分大小寫)：morefile1find-iname“MyProgram.c”head-2file1732.3Linux基本指令——文本處理5)grep:在文本文件中查找某個字符串-i或--ignore-case:忽略字符大小寫的差別。在文件中查找字符串(不區(qū)分大小寫)6）sed:利用腳本的指令來處理、編輯一個或多個文本文件。-e<script>以選項(xiàng)中指定的script來處理輸入的文本文件。數(shù)據(jù)的查找與替換格式：sed-e‘s/舊的字符串/新的字符串/g’將testfile文件中每行第一次出現(xiàn)的oo用字符串kk替換，不修改原文件，然后將該文件內(nèi)容輸出到標(biāo)準(zhǔn)輸出(+g表示全局查找替換，-e換成-i會修改原文件):grep-i"the"demo_filesed-e's/oo/kk/'testfile742.3Linux基本指令——文本處理7)vim:是一個全屏幕純文本編輯器，是vi編輯器的增強(qiáng)版。常用模式：普通模式：使用vim打開一個文件時默認(rèn)模式，也叫命令模式，允許用戶通過各種命令瀏覽代碼、滾屏等操作，插入模式點(diǎn)擊esc進(jìn)入普通模式。插入模式：也可以叫做編輯模式，在普通模式下敲擊i、I、a、A、o或O就進(jìn)入插入模式，允許用戶通過鍵盤輸入、編輯。命令行模式：在普通模式下，先輸入冒號:，接著輸入命令，就可以通過配置命令對vim進(jìn)行配置了，如改變顏色主題、顯示行號等，這些配置命令也可以保存到/etc/vim/vimrc配置文件中，每次打開默認(rèn)配置執(zhí)行。752.3Linux基本指令——文本處理插入模式常用命令：i：在光標(biāo)所在的字符前插入I：在光標(biāo)所在的行首插入a：在光標(biāo)所在的字符后插入A：在光標(biāo)所在的行尾插入o：在光標(biāo)下插入新行O：在光標(biāo)上插入新行打開文件并跳到第10行：命令行模式常用命令：:w保存不退出:w新文件名把文件另存為新文件:q不保存退出:wq保存退出:!強(qiáng)制:q!強(qiáng)制不保存退出，用于修改文件之后，不保存數(shù)據(jù)退出:wq!強(qiáng)制保存退出，當(dāng)文件的所有者或root用戶，對文件沒有寫權(quán)限的時候，強(qiáng)制寫入數(shù)據(jù)使用vim+10filename.txt762.3Linux基本指令——系統(tǒng)管理1)who:顯示在線登陸用戶2)uname:顯示一些重要的系統(tǒng)信息-a或--all顯示全部的信息例如顯示內(nèi)核名稱、主機(jī)名、內(nèi)核版本號、處理器類型之類的系統(tǒng)信息：LinuxLAH5.15.0-46-generic#49~20.04.1-UbuntuSMPThuAug419:15:44UTC2022x86_64x86_64

x86_64GNU/Linuxuname-alah:02022-08-2508:59(:0)Who772.3Linux基本指令——系統(tǒng)管理3)top:動態(tài)顯示當(dāng)前耗費(fèi)資源最多進(jìn)程信息top命令會顯示當(dāng)前系統(tǒng)中占用資源最多的一些進(jìn)程（默認(rèn)以CPU占用率排序）：toptop-09:08:49up10min,1user,loadaverage:0.07,0.19,0.23任務(wù):277total,1running,276sleeping,0stopped,0zombie%Cpu(s):1.4us,1.2sy,0.0ni,97.3id,0.0wa,0.0hi,0.2si,0.0stMiBMem:3889.9total,2254.4free,917.1used,718.4buff/cacheMiBSwap:7628.0total,7628.0free,0.0used.2744.4availMem782.3Linux基本指令——系統(tǒng)管理4)ifconfig:查看網(wǎng)絡(luò)情況ifconfig用于查看和配置Linux系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口。查看所有網(wǎng)絡(luò)接口及其狀態(tài)：使用up和down命令啟動或停止某個接口：5)ping:測試網(wǎng)絡(luò)連通ping一個遠(yuǎn)程主機(jī)，只發(fā)5個數(shù)據(jù)包：ifconfig–aifconfigeth0upifconfigeth0downpingpingPS2B-D1（PS2B-D1為1臺機(jī)器人工控機(jī)名）792.3Linux基本指令——打包壓縮1)gzip:壓縮文件壓縮一個叫做'file1'的文件：最大程度壓縮：壓縮目錄下的所有文件:-d或--decompress或----uncompress解開壓縮文件。-v或--verbose顯示指令執(zhí)行過程。解壓目錄下所有壓縮文件，并列出詳細(xì)信息:gzipfile1gzip-9file1gzip*gzip-dv*802.3Linux基本指令——打包壓縮2)tar:打包壓縮-c歸檔文件-x壓縮文件-zgzip壓縮文件-jbzip2壓縮文件-v顯示壓縮或解壓縮過程-f使用檔名例如只打包，不壓縮：打包，并用gzip壓縮：打包，并用bzip2壓縮：當(dāng)然，如果想解壓縮，就直接替換上面的命令tar-cvf/tar-zcvf/tar-jcvf中的“c”換成“x”就可以了。tar-cvf/home/abc.tar/home/abctar-jcvf/home/abc.tar.bz2/home/abctar-zcvf/home/abc.tar.gz/home/abc812.3Linux基本指令——打包壓縮3)rar:打包壓縮a添加文件到壓縮文件x用絕對路徑解壓文件創(chuàng)建一個叫做file1.rar的包：同時壓縮'file1','file2'以及目錄'dir1’：解壓rar包：或：rarafile1.rarfile1file2dir1rarafile1.rartest_filerarxfile1.rarunrarxfile1.rar822.3Linux基本指令——關(guān)機(jī)與重啟1) shutdown關(guān)閉系統(tǒng)并立即關(guān)機(jī)：10分鐘后關(guān)機(jī)：重啟：系統(tǒng)重啟：系統(tǒng)注銷：shutdown-h+10logoutrebootshutdown-rnowshutdown-hnow83感謝聆聽有什么問題嗎？智能機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)踐

第三章ROS開發(fā)環(huán)境與傳感器適配

843ROS開發(fā)環(huán)境和傳感器適配85ROS介紹ROS基礎(chǔ)ROS下相機(jī)的使用移動機(jī)器人Rviz與Gazebo仿真3.1ROS介紹什么是ROS：ROS(RobotOperatingSystem，機(jī)器人操作系統(tǒng))是一個用于機(jī)器人應(yīng)用的開源軟件開發(fā)工具包。起源：862007起源于2007年斯坦福大學(xué)人工智能實(shí)驗(yàn)室與機(jī)器人技術(shù)公司W(wǎng)illowGarage之間合作的個人機(jī)器人項(xiàng)目2009年，WillowGarage開放了ROS的源碼2009873.1ROS介紹特點(diǎn)：代碼復(fù)用分布式松耦合精簡語言獨(dú)立性易于測試豐富的組件化工具包883.3ROS基礎(chǔ)ROS可以運(yùn)行在Linux、Unix和Android平臺上。目前官方對Linux中的Ubuntu系統(tǒng)支持最好。893.3ROS基礎(chǔ)ROS由不同的功能包組成，每個功能包提供一類問題的解決方案。ROS

在內(nèi)部通過消息和服務(wù)的方式實(shí)現(xiàn)不同程序（節(jié)點(diǎn)）的通信。鍵盤節(jié)點(diǎn)手柄節(jié)點(diǎn)平板節(jié)點(diǎn)ROS環(huán)境機(jī)器人節(jié)點(diǎn)903.3ROS基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)通信：節(jié)點(diǎn)直接通訊：913.3ROS基礎(chǔ)一個topic對應(yīng)多個publisher和subscriber：923.3ROS基礎(chǔ)ROS基本功能包命令：（1）rospack用于獲取功能包的相關(guān)信息（2）rosstack

獲取功能包集的相關(guān)信息（3）rosls

可通過功能包的名稱列出其包含的文件/文件夾，而不必使用絕對路徑（4）roscd

改變當(dāng)前目錄到指定的功能包/功能包集（5）catkin_create_pkg創(chuàng)建ros功能包（6）catkin_make的作用是編譯ros功能包（7）Tab

自動完成輸入933.3ROS基礎(chǔ)ROS中的核心命令：（1）在運(yùn)行ros節(jié)點(diǎn)之前，必須先運(yùn)行roscore

命令（2）rosrun

運(yùn)行ros節(jié)點(diǎn)（3）rosnode

可以顯示正在運(yùn)行的ros節(jié)點(diǎn)信息（4）rosmsg

顯示消息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義，rossrv

顯示服務(wù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義（5）rostopic

查看節(jié)點(diǎn)的主題信息（6）rosservice

是一個應(yīng)用于服務(wù)的命令（7）rosparam

可用來保存和設(shè)置ROS參數(shù)服務(wù)器(ParameterServer)中的數(shù)據(jù)。安裝可以分屏的終端:Terminator。輸入以下命令安裝：943.3ROS基礎(chǔ)sudoaptinstallterminator95

3.6ROS下相機(jī)的使用（1）設(shè)備準(zhǔn)備：USB單目相機(jī)（2）準(zhǔn)備ROS版本USB攝像機(jī)驅(qū)動，輸入一下命令克隆usb_cam包源碼（gitclone/ros-drivers/usb_cam）96

3.6ROS下相機(jī)的使用首先需要通過命令行來顯示電腦此時的相機(jī)可用情況然后看個人電腦情況修改launch文件97

3.6ROS下相機(jī)的使用修改完launch文件之后需要對工作空間重新進(jìn)行編譯：啟動roscore之后，啟動相機(jī)節(jié)點(diǎn)98

3.6相機(jī)標(biāo)定攝像機(jī)標(biāo)定(Cameracalibration)簡單來說是從世界坐標(biāo)系換到圖像坐標(biāo)系的過程，也就是求最終的投影矩陣。一般來說，標(biāo)定的過程分為兩個部分：1.是從世界坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為相機(jī)坐標(biāo)系，這一步是三維點(diǎn)到三維點(diǎn)的轉(zhuǎn)換，包括相機(jī)外參等參數(shù)；2.是從相機(jī)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)為圖像坐標(biāo)系，這一步是三維點(diǎn)到二維點(diǎn)的轉(zhuǎn)換，包括相機(jī)內(nèi)參等參數(shù)；99

3.6相機(jī)標(biāo)定相機(jī)標(biāo)定的四個坐標(biāo)系：世界坐標(biāo)系、相機(jī)坐標(biāo)系、圖像坐標(biāo)系、像素坐標(biāo)系坐標(biāo)系的關(guān)系：100

3.6相機(jī)標(biāo)定相機(jī)標(biāo)定參數(shù)：相機(jī)的三大標(biāo)定參數(shù)分別為：相機(jī)的內(nèi)參矩陣A(dx,dy,r,u,v,f)、外參矩陣[R|T]、畸變系數(shù)[k1,k2,k3,~,p1,p2,~]101

3.6相機(jī)標(biāo)定給定一幅棋盤格模型的圖像，可以估計(jì)一個單應(yīng)性矩陣。界面中的X表示標(biāo)定板在視野中的左右位置。Y表示標(biāo)定板在視野中的上下位置。Size表示標(biāo)定板在占視野的尺寸大小，也可以理解為標(biāo)定板離攝像頭的遠(yuǎn)近。102

3.6相機(jī)標(biāo)定外參標(biāo)定流程：103

3.6相機(jī)標(biāo)定