ROS机器人开发实践

ROS机器人开发实践演讲人2020-11-03011初识ROS1.1ROS是什么1.2如何安装ROS1.3本书源码下载1.4本章小结1初识ROS1初识ROS1.1ROS是什么1.1.1ROS的起源1.1.2ROS的设计目标1.1.3ROS的特点1初识ROS1.2如何安装ROS1.2.1操作系统与ROS版本的选择011.2.2配置系统软件源021.2.3添加ROS软件源031.2.4添加密钥041.2.5安装ROS051.2.6初始化rosdep061.2如何安装ROS1初识ROS1.2.7设置环境变量11.2.8完成安装2022ROS架构2ROS架构2.1ROS架构设计2.2计算图2.3文件系统2.6话题与服务的区别2.5ROS的通信机制2.4开源社区2.7本章小结2ROS架构2.2计算图2ROS架构2.2.1节点2.2.2消息2.2.5节点管理器2.2.4服务2.2.3话题2ROS架构2.3文件系统2.3.1功能包2.3.2元功能包2.5ROS的通信机制2ROS架构CBA2.5.1话题通信机制2.5.2服务通信机制2.5.3参数管理机制033ROS基础3ROS基础AEDFBC3.2创建工作空间和功能包3.3工作空间的覆盖3.5RoboWare简介3.4搭建Eclipse开发环境3.6话题中的Publisher与Subscriber3.1第一个ROS例程——小乌龟仿真3ROS基础3.7服务中的Server和Client3.8ROS中的命名空间3.9分布式多机通信3.10本章小结DCAB3ROS基础3.1第一个ROS例程——小乌龟仿真A3.1.1turtlesim功能包3.1.2控制乌龟运动B3.2创建工作空间和功能包3ROS基础CBA3.2.1什么是工作空间3.2.2创建工作空间3.2.3创建功能包3ROS基础3.3工作空间的覆盖3.3.1ROS中工作空间的覆盖3.3.2工作空间覆盖示例3.4搭建Eclipse开发环境3ROS基础3.4.2创建Eclipse工程文件3.4.4设置头文件路径3.4.1安装Eclipse3.4.3将工程导入Eclipse3.4.5运行/调试程序3ROS基础3.5RoboWare简介A3.5.1RoboWare的特点3.5.2RoboWare的安装与使用B3ROS基础3.6话题中的Publisher与Subscriber3.6.1乌龟例程中的Publisher与Subscriber3.6.3如何创建Subscriber3.6.5运行Publisher与Subscriber3.6.2如何创建Publisher3.6.4编译功能包3.6.6自定义话题消息3.7服务中的Server和Client3ROS基础3.7.1乌龟例程中的服务3.7.2如何自定义服务数据3.7.3如何创建Server3.7.6运行Server和Client3.7.5编译功能包3.7.4如何创建ClientLOGO3ROS基础3.8ROS中的命名空间3.8.1有效的命名3.8.2命名解析3.8.3命名重映射3ROS基础3.9分布式多机通信CBA3.9.1设置IP地址3.9.2设置ROS_MASTER_URI3.9.3多机通信测试044ROS中的常用组件4ROS中的常用组件4.1launch启动文件4.2TF坐标变换4.3Qt工具箱4.6rosbag数据记录与回放4.5Gazebo仿真环境4.4rviz三维可视化平台4.7本章小结4ROS中的常用组件4ROS中的常用组件4.1launch启动文件4.1.1基本元素4.1.2参数设置4.1.4嵌套复用4.1.3重映射机制4.2TF坐标变换4ROS中的常用组件4.2.1TF功能包4.2.2TF工具4.2.3乌龟例程中的TF4.2.6实现乌龟跟随运动4.2.5创建TF监听器4.2.4创建TF广播器4ROS中的常用组件4.3Qt工具箱4.3.1日志输出工具（rqt_console）4.3.2计算图可视化工具（rqt_graph）4.3.3数据绘图工具（rqt_plot）4.3.4参数动态配置工具（rqt_reconfigure）4ROS中的常用组件4.4rviz三维可视化平台4.4.1安装并运行rviz014.4.3插件扩展机制034.4.2数据可视化024ROS中的常用组件4.5Gazebo仿真环境CBA4.5.1Gazebo的特点4.5.2安装并运行Gazebo4.5.3构建仿真环境4ROS中的常用组件4.6rosbag数据记录与回放4.6.1记录数据4.6.2回放数据055机器人平台搭建5机器人平台搭建AEDFBC5.2机器人的组成5.3机器人系统搭建5.5为机器人装配摄像头5.4基于RaspberryPi的控制系统实现5.6为机器人装配Kinect5.1机器人的定义5机器人平台搭建5.7为机器人装配激光雷达5.8本章小结5机器人平台搭建5.2机器人的组成5.2.1执行机构5.2.2驱动系统5.2.4控制系统5.2.3传感系统5机器人平台搭建5.3机器人系统搭建5.3.1MRobot5.3.2执行机构的实现5.3.3驱动系统的实现5.3.4内部传感系统的实现5机器人平台搭建5.4基于RaspberryPi的控制系统实现5.4.2安装Ubuntu16.04025.4.4控制系统与MRobot通信045.4.1硬件平台RaspberryPi015.4.3安装ROS035.4.5PC端控制MRobot055.5为机器人装配摄像头5机器人平台搭建5.5.2PC端驱动摄像头5.5.1usb_cam功能包5.5.3RaspberryPi驱动摄像头5.6为机器人装配Kinect5机器人平台搭建5.6.2PC端驱动Kinect5.6.4Kinect电源改造5.6.1freenect_camera功能包5.6.3RaspberryPi驱动Kinect5.7为机器人装配激光雷达5机器人平台搭建5.7.2PC端驱动rplidar5.7.1rplidar功能包5.7.3RaspberryPi驱动rplidar066机器人建模与仿真6机器人建模与仿真AEDFBC6.2创建机器人URDF模型6.3改进URDF模型6.5基于ArbotiX和rviz的仿真器6.4添加传感器模型6.6ros_control6.1统一机器人描述格式——URDF6机器人建模与仿真6.7Gazebo仿真6.8本章小结6机器人建模与仿真6.1统一机器人描述格式——URDF6.1.1<link>标签6.1.2<joint>标签6.1.3<robot>标签6.1.4<gazebo>标签6.2创建机器人URDF模型6机器人建模与仿真6.2.1创建机器人描述功能包6.2.2创建URDF模型6.2.3URDF模型解析6.2.4在rviz中显示模型DCAB6机器人建模与仿真6.3改进URDF模型6.3.1添加物理和碰撞属性6.3.2使用xacro优化URDF6.3.3xacro文件引用6.3.4显示优化后的模型6机器人建模与仿真6.4添加传感器模型6.4.2添加Kinect1326.4.1添加摄像头6.4.3添加激光雷达6机器人建模与仿真6.5基于ArbotiX和rviz的仿真器CBA6.5.1安装ArbotiX6.5.2配置ArbotiX控制器6.5.3运行仿真环境6.6ros_control6机器人建模与仿真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关节约束6.6.4传动系统6.7Gazebo仿真6机器人建模与仿真6.7.6激光雷达仿真6.7.5Kinect仿真6.7.4摄像头仿真6.7.3控制机器人在Gazebo中运动6.7.2在Gazebo中显示机器人模型6.7.1机器人模型添加Gazebo属性077机器视觉7机器视觉7.1ROS中的图像数据7.2摄像头标定7.3OpenCV库7.6二维码识别7.5物体跟踪7.4人脸识别7机器视觉7.7物体识别7.8本章小结7机器视觉7.1ROS中的图像数据017.1.1二维图像数据027.1.2三维点云数据7机器视觉7.2摄像头标定7.2.1camera_calibration功能包017.2.2启动标定程序027.2.3标定摄像头037.2.4标定Kinect047.2.5加载标定参数的配置文件05LOGO7机器视觉7.3OpenCV库7.3.1安装OpenCV7.3.2在ROS中使用OpenCV7机器视觉7.4人脸识别7.4.1应用效果17.4.2源码实现27机器视觉7.5物体跟踪7.5.1应用效果17.5.2源码实现27.6二维码识别7机器视觉7.6.1ar_track_alvar功能包7.6.2创建二维码7.6.3摄像头识别二维码7.6.4Kinect识别二维码7机器视觉7.7物体识别7.7.1ORK功能包17.7.3模型训练37.7.2建立物体模型库27.7.4三维物体识别4088机器语音8机器语音01038.1让机器人听懂你说的话8.2通过语音控制机器人8.3让机器人说话020405068.4人工智能标记语言8.5与机器人对话8.6让机器人听懂中文8.7本章小结8机器语音8.1让机器人听懂你说的话8机器语音8.1.1pocketsphinx功能包8.1.2语音识别测试8.1.3创建语音库8.1.6中文语音识别8.1.5语音指令识别8.1.4创建launch文件8机器语音8.2通过语音控制机器人A8.2.1编写语音控制节点8.2.2语音控制小乌龟运动B8机器语音8.3让机器人说话8.3.2语音播放测试8.3.1sound_play功能包8机器语音8.4人工智能标记语言8.4.1AIML中的标签8.4.2Python中的AIML解析器8机器语音8.5与机器人对话8.5.1语音识别018.5.2智能匹配应答028.5.3文本转语音038.5.4智能对话048.6让机器人听懂中文8机器语音DCBA8.6.1下载科大讯飞SDK8.6.2测试SDK8.6.3语音听写8.6.4语音合成E8.6.5智能语音助手099机器人SLAM与自主导航9机器人SLAM与自主导航DCBA9.1理论基础9.2准备工作9.3gmapping9.4hector-slamE9.5cartographerF9.6rgbdslam9机器人SLAM与自主导航9.12自主探索SLAM9.11真实机器人导航9.10在Gazebo中仿真机器人导航9.9在rviz中仿真机器人导航9.8导航功能包9.7ORB_SLAM9.13本章小结9机器人SLAM与自主导航9机器人SLAM与自主导航9.2准备工作9.2.2仿真平台1329.2.1传感器信息9.2.3真实机器人9.3gmapping9机器人SLAM与自主导航9.3.2gmapping节点的配置与运行9.3.4真实机器人SLAM9.3.1gmapping功能包9.3.3在Gazebo中仿真SLAM9.4hector-slam9机器人SLAM与自主导航9.4.2hector_mapping节点的配置与运行9.4.4真实机器人SLAM9.4.1hector-slam功能包9.4.3在Gazebo中仿真SLAM9.5cartographer9机器人SLAM与自主导航9.5.2官方demo测试9.5.4在Gazebo中仿真SLAM9.5.1cartographer功能包9.5.3cartographer节点的配置与运行9.5.5真实机器人SLAM9.6rgbdslam9机器人SLAM与自主导航9.6.2使用数据包实现SLAM9.6.1rgbdslam功能包9.6.3使用Kinect实现SLAM9机器人SLAM与自主导航9.7ORB_SLAMCBA9.7.1ORB_SLAM功能包9.7.2使用数据包实现单目SLAM9.7.3使用摄像头实现单目SLAM9.8导航功能包9机器人SLAM与自主导航DCBA9.8.1导航框架9.8.2move_base功能包9.8.3amcl功能包9.8.4代价地图的配置E9.8.5本地规划器配置LOGO9机器人SLAM与自主导航9.9在rviz中仿真机器人导航9.9.1创建launch文件019.9.2开始导航029.9.3自动导航039机器人SLAM与自主导航9.10在Gazebo中仿真机器人导航9.10.1创建launch文件9.10.2运行效果9.10.3实时避障9机器人SLAM与自主导航9.11真实机器人导航9.11.1创建launch文件9.11.2开始导航9.12自主探索SLAM9机器人SLAM与自主导航9.12.2通过rviz