基本信息:
书名:ROS机器人开发实践
作者: 胡春旭
丛书名: 机器人设计与制作系列
出版社:机械工业出版社
ISBN:9787111598237
定价:99.00
出版日期:2018 年5月
开本:16开
版次:1-1
所属分类:计算机
章节目录:
序一
序二
序三
前言
第1章 初识ROS 1
1.1 ROS是什么 1
1.1.1 ROS的起源 1
1.1.2 ROS的设计目标 2
1.1.3 ROS的特点 3
1.2 如何安装ROS 4
1.2.1 操作与ROS版本的选择 4
1.2.2 配置软件源 6
1.2.3 添加ROS软件源 6
1.2.4 添加密钥 7
1.2.5 安装ROS 7
1.2.6 初始化rosdep 8
1.2.7 设置环境变量 8
1.2.8 完成安装 9
1.3 本书源码下载 9
1.4 本章小结 10
前言|序言:
2011年年底,笔者接触ROS。当时实验室的一个师兄在学术会议上听说了ROS并意识到它的前景广阔,考虑到笔者当时的研究方向,于是建议笔者进行研究。那时国内外ROS的学习环境比较艰苦,几乎只有Wiki的基础教程(也没有现在这么完善)。所以一开始,笔者的内心是拒绝的,但还是硬着头皮开始钻研。虽然从拒绝到接受、从未知到熟悉,笔者经历了的磨难,但同时也收获了的喜悦。
在这个过程中,笔者也常常思考:ROS前景无限,但是国内还鲜有人知,即使有人知道,也会被困难吓倒。既然笔者经历过,何不总结一下,让其他人少走弯路。于是,笔者整理了自己学习过程中的一些资料和心得,在CSDN上以博客的形式发表,终形成《ROS探索总结》系列博文,再后来转移到个人网站——古月居,至今仍保持更新。
2017年11月,ROS十周岁了!在走过的十年里,ROS从蹒跚学步的孩童成长为机器人领域的巨人,再华丽蜕变出ROS 2。如今,大多数知名机器人平台和机器人公司都支持ROS,越来越多的机器人开发者也选择ROS作为开发框架。ROS已经逐渐成为机器人领域的事实标准,并将逐步从研发走向市场,助力机器人与人工智能的快速发展。
ROS的重要精神是分享,这也是开源软件的精神,所以才能看到如此活跃的ROS社区和众多软件功能包的源码,并且可以在此基础上快速完成二次开发。为了促进ROS在国内的发展,现在已经有很多人及组织在积极推广ROS,比如ROS星火计划、ROS暑期学校,以及网上各种各样的技术分享等,相信未来这个队伍会更加庞大。
本书以《ROS探索总结》系列博文为基础,重新整理了ROS相关基础要点,让读者能够迅速熟悉ROS的整体框架和设计原理;在此基础上,本书以实践为重心,讲解大量机器视觉、机器语音、机械臂控制、SLAM和导航、机器学习等多方面ROS应用的实现原理和方法,并且翻译了众多ROS中的图表、内容,帮助读者在实现ROS基础功能的同时深入理解基于ROS的机器人开发,将书中的内容用于实践。
本书共有14章,可以分为五个部分。
一部分是ROS基础(第1~4章),帮助了解ROS框架,并且熟悉ROS中的关键概念以及实现方法。这部分的内容适合初学者,也适合作为有一定经验或者开发者的参考手册。
第二部分介绍如何搭建真实或仿真的机器人平台(第5~6章),帮助了解机器人的概念和组成,学习如何使用ROS实现机器人仿真,为后续的机器人实践做好准备。这部分的内容适合希望自己动手设计、开发一个完整机器人平台的读者。
第三部分介绍ROS中常用功能包的使用方法(第7~10章),涉及机器视觉、机器语音、机械臂控制、SLAM和导航等多个机器人研究领域。这部分的内容适合学习ROS基础后希望实践的开发者,以及从事相关领域的机器人开发者。
第四部分是ROS的进阶内容(第11~13章),介绍了ROS的进阶功能、ROS与机器学习的结合、搭载ROS的机器人平台。这部分的内容适合已经对ROS基础和应用有一定了解的读者。
第五部分介绍了新一代ROS——ROS 2(第14章),涉及ROS 2的架构、原理和使用方法。这部分的内容适合对ROS有一定了解,希望了解ROS 2、想要跟上ROS进化步伐的开发者。
因此,本书不仅适合希望了解、学习、应用ROS的机器人初学者,也适合有一定经验的机器人开发人员,同时也可以作为机器人开发者的参考手册。
书中的部分源代码来自社区中的ROS功能包,但是笔者在学习过程中对这些代码进行了大量修改,并且为大部分源代码加入了中文注释,以方便国内ROS初学者理解。这些代码涉及的编程语言不局限于C++或Python中的某一种,编程语言应该服务于具体场景,所以建议读者对这两种语言都有所了解,在不同的应用中发挥每种语言的优势。关于是否需要一款实物机器人作为学习平台,本书并没有特别要求,书中绝大部分功能和源码都可以在单独的计算机或仿真平台中运行,同时也会介绍实物机器人平台的搭建方法并且在实物机器人上完成相应的功能。所以只需要拥有一台运行Ubuntu的计算机,具备Linux工具的基本知识,了解C++和Python的编程方法,即可使用本书。
此外,本书创作过程中参考了众多已经出版的ROS原著、译著,笔者也将这些内容作为参考资料列出,并向这些著作的作者和译者致敬,希望读者在学习ROS的过程中,可以从这些著作中获取更多知识:
《Mastering ROS for Robotics Programming》,Lentin Joseph
《ROS By Example》(Volume 1/Volume 2),Patrick Goebel
《Programming Robots with ROS:A Practical Introduction to the Robot Operating System》, Morgan Quigley, Brian Gerkey & William D. Smart
《Learning ROS for Robotics Programming》,Aaron Martinez,Enrique Fernández
《A Gentle Introduction to ROS》,Jason M. O’Kane
《ROS Robotics Projects》,Lentin Joseph
这本书简直是ROS入门者的福音!我之前尝试过一些零散的教程,总是在概念上迷迷糊糊,不知道ROS到底是怎么工作的。这本书就像一本百科全书,把ROS的方方面面都讲得非常清晰。从ROS的安装、工作空间搭建,到核心的节点、话题、服务、动作,再到一些更复杂的概念,比如ROS的参数服务器、TF变换等,作者都用非常通俗易懂的语言进行了讲解。 我最喜欢的是书中关于“ROS通信机制”的章节。之前我一直不太明白Topic和Service的区别,以及在什么情况下应该使用它们。这本书通过大量的图示和代码示例,让我彻底明白了它们的工作原理和适用场景。作者还强调了“ROS是分布式的”这一点,让我对ROS在构建大型机器人系统中的优势有了更深的认识。 而且,这本书不仅仅是理论讲解,它还提供了大量的代码实践。每个章节都会有对应的代码示例,而且这些代码都是可以直接运行的。作者在讲解代码的时候,会详细解释每一行代码的作用,以及它背后所对应的ROS概念。这让我能够边学边练,快速上手。我之前尝试过用书中的代码来控制一个简单的仿真机器人,感觉非常顺畅。 书中还有一个亮点就是关于“ROS调试技巧”。作为一名新手,调试代码一直是我的一大难题。这本书提供了很多实用的调试方法和工具,比如使用rostopic echo、rosservice call、rosnode kill等命令,以及如何利用RViz进行可视化调试。这些技巧大大提高了我的开发效率,让我少走了很多弯路。 总而言之,这本书是一本非常值得推荐的ROS学习资料。它内容全面、讲解清晰、实践性强,能够帮助你快速掌握ROS的核心概念和开发技巧。无论是初学者还是有一定ROS基础的开发者,都能从中获益良多。
评分这本书真的彻底颠覆了我对ROS的理解!之前接触ROS,总感觉像是在摸着石头过河,很多概念都是零散的,学习起来效率很低。这本书的出现,就像一道光,一下子把整个ROS的体系给理顺了。它不仅仅是介绍ROS的各个模块,更是从一个非常系统化的角度,讲解了ROS是如何工作的,各个组件之间是如何协作的,以及在实际机器人开发中,我们应该如何去思考问题和设计方案。 作者在讲解的时候,非常注重“实践”二字。书里大量的代码示例,都是可以直接拿来运行的,而且都配有非常详细的解释,让你知道为什么这么写,以及这段代码背后代表的ROS机制是什么。我尤其喜欢的是书中关于“ROS通信机制”的那几章,作者用生动的比喻,将Topic、Service、Action这些概念讲得非常透彻,而且还穿插了大量的调试技巧和常见问题的解决方案,这对于我们这些刚开始接触ROS的开发者来说,简直是福音。 我之前也看过一些ROS的教程,但总觉得它们要么太理论化,要么就是只讲代码,缺乏对底层原理的深入剖析。这本书的优点就在于,它在介绍具体功能的时候,会回溯到ROS的架构和设计理念,让你明白“是什么”和“为什么”。例如,在讲到ROS的参数服务器时,作者不仅介绍了如何使用,还讲解了它在节点间信息传递中的作用,以及如何通过它来管理复杂的机器人系统配置。这种由表及里的讲解方式,让我对ROS的学习不再是停留在表面的API调用,而是真正掌握了其核心思想。 这本书的内容非常全面,从ROS的安装配置,到核心节点的开发,再到一些高级的应用,基本上涵盖了一个ROS开发者需要了解的大部分内容。而且,它在介绍每个知识点的时候,都紧密结合实际的机器人应用场景,让你能够直观地感受到ROS在解决实际问题中的强大能力。我特别欣赏作者在讲解URDF和Rviz的部分,他不仅展示了如何创建和可视化机器人模型,还讲解了如何利用这些工具来辅助开发和调试,这对于我正在进行的机器人手臂项目非常有帮助。 读完这本书,我感觉自己对于ROS的掌握程度有了质的飞跃。之前觉得ROS是一个庞大而复杂的系统,现在我感觉它变得更加清晰和易于理解了。书中提供的许多实用的建议和技巧,比如如何组织ROS工作空间、如何编写可维护的ROS节点、如何进行高效的调试等,都让我在实际开发中受益匪浅。我真的强力推荐这本书给所有想要深入了解ROS并将其应用于机器人开发的朋友,相信我,你不会后悔的。
评分这本书的内容真的太扎实了!我之前看过一些ROS的零散教程,总感觉东一榔头西一棒槌,学完之后还是不知道如何将它们整合起来。这本书则提供了一个非常完整的ROS开发体系,从最基础的概念到一些高级的应用,都讲解得非常到位。作者的讲解逻辑非常清晰,让你能够一步一步地建立起对ROS的理解。 我最喜欢的是书中关于“ROS系统架构”的讲解。作者没有直接跳到代码层面,而是先详细介绍了ROS的整体框架,包括Master、Node、Topic、Service等核心组件的作用和相互关系。这让我对ROS的宏观认识有了很大的提升,也更容易理解后续的代码实现。而且,书中提供的图示非常清晰,帮助我快速理解了ROS的运行机制。 在代码实践方面,这本书也非常出色。每一个重要的概念,作者都提供了相应的代码示例,并且对代码进行了详细的解释。这些代码不仅可以运行,而且都经过了优化,能够很好地展示ROS的特性。我尝试了书中关于“ROS包管理”的章节,发现它能够极大地提高我的开发效率。 另外,这本书还包含了很多关于“ROS高级特性”的讲解,比如ROS的分布式通信、ROS的参数服务器、ROS的TF变换等。这些内容对于构建复杂的机器人系统非常重要。作者在讲解TF变换的时候,结合了一个非常实际的机器人导航的例子,让我能够深刻理解坐标系变换在机器人应用中的重要性。 这本书的语言风格也非常适合读者阅读,作者在讲解过程中,会穿插一些个人的经验和建议,让学习过程更加生动有趣。我真的觉得这本书是ROS开发者的必读书籍,它能够帮助你快速成长为一名优秀的ROS开发者。
评分这本书的内容质量真的超出我的预期!我本来以为它会是一本比较干巴巴的技术手册,没想到读起来却如此引人入胜。作者在讲解ROS的各个组件时,不仅仅是罗列API,而是深入浅出地剖析了ROS的设计理念和背后的原理。这让我对ROS的理解不再是停留在“知其然”,更是达到了“知其所以然”的境界。 尤其让我印象深刻的是关于“ROS节点通信”部分的讲解。作者用生动的比喻,将Topic、Service、Action这些看似复杂的概念讲得非常透彻。他不仅介绍了如何使用它们,还详细阐述了它们在分布式系统中的作用,以及如何选择最合适的通信方式来解决实际问题。书中提供的代码示例,都非常具有代表性,并且经过了精心设计,能够清晰地展示各个概念的应用。 我特别欣赏作者在书中穿插的“ROS最佳实践”章节。这部分内容对于实际的机器人开发项目至关重要。例如,关于如何组织ROS工作空间、如何编写可维护的ROS代码、如何进行高效的调试等,这些都是我在实际工作中经常会遇到的问题,而这本书都给出了非常实用的指导。我尝试了书中关于“ROS参数服务器”的使用方法,发现它在管理复杂的机器人系统配置时,真的非常强大和便捷。 这本书的结构也非常合理,从基础的ROS安装配置,到核心的节点开发,再到一些高级的应用,循序渐进,逻辑清晰。即使是之前对ROS完全没有概念的读者,也能在这本书的引导下,逐步建立起对ROS的系统性认识。我尤其喜欢它在讲解TF变换时,结合了一个具体的机器人手臂的例子,让我能够直观地理解坐标系之间的转换和应用。 总的来说,这本书不仅仅是一本技术书籍,更像是一位经验丰富的导师,在引导你一步步走进ROS的世界。它不仅教会了你如何使用ROS,更重要的是让你理解了ROS的精髓。对于任何想要在机器人领域深入发展的朋友,我都强烈推荐这本书。
评分这本书的内容简直就是一座宝藏!我之前在学习ROS的时候,总觉得像是在黑暗中摸索,很多概念都理解得云里雾里。这本书的出现,就像一盏明灯,照亮了我前行的道路。作者不仅讲解了ROS的各个组件,更重要的是,他深入剖析了ROS背后的设计哲学和核心思想,让我对ROS的理解达到了一个新的高度。 我最喜欢的是书中关于“ROS节点间通信”的详细讲解。作者用通俗易懂的语言,将Topic、Service、Action这些概念解释得淋尽致,并且通过大量的图示和代码示例,让我能够直观地感受到它们的工作方式和应用场景。我之前一直对ROS的Publisher和Subscriber的工作原理感到困惑,读完这本书后,我彻底明白了它们是如何实现异步通信的。 此外,这本书还非常注重“实践”二字。每一个重要的ROS概念,作者都提供了详细的代码实现,并且对代码进行了深入的剖析。这些代码不仅可以直接运行,而且都经过了精心的设计,能够清晰地展示ROS的强大功能。我尝试了书中关于“ROS包和工作空间管理”的章节,发现它能够极大地提高我的开发效率,让我少走了很多弯路。 书中还有很多关于“ROS高级主题”的精彩内容,比如ROS的参数服务器、ROS的TF变换、ROS的仿真环境搭建等。作者在讲解TF变换时,结合了一个非常生动的机器人手臂的例子,让我能够深刻理解坐标系之间的转换在机器人控制中的重要性。 总而言之,这本书是一本集理论与实践于一体的优秀ROS学习资料。它不仅能够帮助你掌握ROS的核心技能,更能让你深入理解ROS的设计理念。强烈推荐给所有对ROS感兴趣的朋友,这本书一定会让你受益匪浅。
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