第1章ROS入門1
1.1技術要求1
1.2ROS概述1
1.2.1ROS框架3
1.2.2在Ubuntu上安裝ROS6
1.2.3什么是catkin9
1.2.4創建ROS軟件包10
1.2.5什么是Gazebo14
1.3本章小結17
1.4習題17
第2章差分驅動機器人的基礎知識18
2.1數學建模18
2.2正向運動學20
2.3逆向運動學23
2.4本章小結24
2.5習題24
2.6擴展閱讀25
第3章差分驅動機器人的建模26
3.1技術要求27
3.2服務機器人的設計要求27
3.3機器人的傳動裝置27
3.3.1選擇電機和輪子27
3.3.2設計小結29
3.3.3機器人底盤設計29
3.4安裝LibreCAD、Blender和MeshLab30
3.4.1安裝LibreCAD31
3.4.2安裝Blender31
3.4.3安裝MeshLab32
3.5用LibreCAD生成機器人的二維CAD圖32
3.5.1底座設計33
3.5.2底座連接桿設計35
3.5.3輪子、電機和電機夾具設計36
3.5.4腳輪設計37
3.5.5中間層設計37
3.5.6頂層設計39
3.6用Blender制作機器人的三維模型40
3.6.1在Blender中編寫Python腳本40
3.6.2Blender Python API41
3.6.3機器人模型的Python腳本42
3.7創建機器人的URDF模型47
3.8本章小結53
3.9習題53
3.10擴展閱讀53
第4章利用ROS模擬差分驅動機器人54
4.1技術要求54
4.2開始使用Gazebo仿真器55
4.3結合TurtleBot 2進行仿真工作59
4.4創建ChefBot仿真62
4.4.1深度圖像到激光掃描的轉換65
4.4.2Gazebo仿真的URDF標簽和插件65
4.5可視化機器人傳感器數據70
4.5.1即時定位與地圖構建72
4.5.2使用SLAM創建地圖73
4.5.3自適應蒙特卡羅定位75
4.5.4在Gazebo環境中實現AMCL76
4.5.5ChefBot在酒店中使用Gazebo進行自主導航78
4.6本章小結79
4.7習題79
4.8擴展閱讀80
第5章設計ChefBot的硬件和電路81
5.1技術要求81
5.2ChefBot硬件規格82
5.3機器人框圖82
5.3.1電機和編碼器83
5.3.2電機驅動器84
5.3.3嵌入式控制器板86
5.3.4超聲傳感器87
5.3.5慣性測量單元89
5.3.6Kinect/Orbbec Astra90
5.3.7中央處理單元91
5.3.8揚聲器和麥克風92
5.3.9電源和電池92
5.4ChefBot硬件的工作原理93
5.5本章小結95
5.6習題95
5.7擴展閱讀95
第6章將執行器和傳感器連接到機器人控制器96
6.1技術要求97
6.2直流減速電機接入TivaC開發板97
6.2.1差分驅動輪式機器人99
6.2.2安裝Energia IDE99
6.2.3電機接口代碼104
6.3正交編碼器接入TivaC開發板107
6.3.1編碼器數據的處理108
6.3.2正交編碼器接口代碼111
6.4使用Dynamixel執行器114
6.5使用超聲測距傳感器117
6.6使用紅外接近傳感器123
6.7使用慣性測量單元125
6.7.1慣性導航125
6.7.2將MPU 6050與TivaC開發板連接126
6.7.3在Energia中編寫接口代碼129
6.8本章小結131
6.9習題132
6.10擴展閱讀132
第7章視覺傳感器接入ROS133
7.1技術要求133
7.2機器人視覺傳感器和圖像處理庫134
7.2.1Pixy2/CMUcam5134
7.2.2羅技C920網絡攝像頭135
7.2.3Kinect 360135
7.2.4英特爾RealSense D400系列136
7.2.5Orbbec Astra深度傳感器137
7.3OpenCV、OpenNI和PCL概述138
7.3.1OpenCV138
7.3.2OpenNI143
7.3.3PCL144
7.4使用ROS、OpenCV和OpenNI進行Kinect的Python編程144
7.4.1啟動OpenNI驅動程序的方法145
7.4.2OpenCV的ROS接口145
7.5連接Orbbec Astra與ROS150
7.6使用Kinect、ROS、OpenNI和PCL處理點云150
7.7將點云數據轉換為激光掃描數據151
7.8使用ROS和Kinect實現SLAM算法153
7.9本章小結154
7.10習題154
7.11擴展閱讀155
第8章ChefBot硬件構建和軟件集成156
8.1技術要求156
8.2構建ChefBot硬件157
8.3配置ChefBot PC并設置ChefBot ROS軟件包160
8.4連接ChefBot傳感器和TivaC161
8.5編寫ChefBot的ROS Python驅動程序164
8.6了解ChefBot ROS啟動文件169
8.7使用ChefBot Python節點和啟動文件170
8.7.1使用SLAM在ROS上繪制房間地圖175
8.7.2使用ROS定位和導航177
8.8本章小結179
8.9習題179
8.10擴展閱讀179
第9章使用Qt和Python開發機器人GUI180
9.1技術要求180
9.2在Ubuntu 16.04 LTS中安裝Qt181
9.3在Qt中使用Python綁定進行開發181
9.3.1PyQt181
9.3.2PySide182
9.4使用PyQt和PySide進行開發182
9.4.1Qt設計器183
9.4.2Qt信號與槽機制184
9.4.3將UI文件轉化為Python代碼185
9.4.4向PyQt代碼中添加槽定義186
9.4.5Hello World GUI應用程序的操作方法188
9.5使用ChefBot的控制GUI進行開發189
9.6在Ubuntu 16.04 LTS中安裝和使用rqt195
9.7本章小結197
9.8習題197
9.9擴展閱讀197
習題解答198