机器人ROS开发实践 - (EPUB全文下载)

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书籍内容：

机器人ROS开发实践
第1章 机器人基础
1.1 机器人发展历史
1.2 ROS发展历程
1.3 安装ROS环境
第2章 理解ROS
2.1 启动小海龟
2.2 系统架构
2.3 理解节点管理器
2.4 理解节点
2.5 理解话题
2.6 理解消息
2.7 理解服务
2.8 理解动作
2.9 理解参数
第3章 开发ROS
3.1 你好ROS
3.2 编译ROS
3.3 编译配置
3.4 调试ROS
第4章 资源与配置
4.1 消息通信
4.2 订阅服务
4.3 执行动作
4.4 启动管理
4.5 配置参数
4.6 分布式计算
第5章 运动控制
5.1 坐标系
5.1.1 理解坐标系
5.1.2 坐标变换
5.1.3 消息过滤
5.1.4 添加坐标系
5.2 控制器
5.2.1 控制器架构
5.2.2 双轮差速控制
第6章 语音处理
6.1 语音基础
6.2 语音识别
6.3 语音合成
6.4 声源定位
第7章 视觉处理
7.1 相机标定
7.2 图像处理
7.3 视频处理
第8章 机器人建模
8.1 URDF模型基础
8.2 实现URDF模型
8.3 使用Xacro建模
8.4 使用Solidworks建模
第9章 机器人仿真
9.1 Gazebo场景
9.1.1 场景基础
9.1.2 创建场景
9.2 Gazebo模型
9.3 启动仿真
附录A 常见Linux、ROS命令
参考文献
第1章　机器人基础
从春秋时期鲁班削竹木以为鹊，成而飞之，三日不下；到东汉末年毕岚制造了最早的水车“翻车”；再到三国时期蜀汉丞相诸葛亮制造了木牛流马，自动化工具和机器人一直承载着人们解放自身、提高效率的梦想。
随着人工智能和各类传感器技术的日趋成熟，目前机器人已不再局限于工业机器人领域，各种类型的服务机器人，如家庭机器人、教育机器人、无人机、迎宾机器人、物流机器人、厨房机器人、扫地机器人、客服机器人、医疗机器人等，如雨后春笋般不断涌现，承载着人类自动驾驶梦想的无人驾驶也进展迅速，整个社会正在逐步进入机器人时代。
就机器人操作系统而言，目前，市场上已经推出了多款可用的机器人操作系统（如阿里巴巴的YunOS，Google的Android，Ubuntu，意大利的YARP，美国的Player Stage，日本的Open Robot，等等），这其中最知名的便是ROS。得益于ROS的灵活、低耦合、分布式和开源特性以及众多功能强大的可复用程序包，ROS正在逐步成为机器人领域的事实标准。
1.1　机器人发展历史
1920年，捷克作家Karel Capek在他的戏剧作品《罗素姆万能机器人》（Rossum's Universal Robots）中，根据Robota（捷克文，原意为“劳役、苦工”）和Robotnik（波兰文，原意为“工人”）的含义，创造出了机器人（Robot）这个词。
1942年，美国科幻作家Isaac Asimov在一篇名为《环舞》（Runaround）的短篇小说中提出了著名的“机器人学三定律”。
第一定律：机器人不得伤害人类，或坐视人类受到伤害。
第二定律：除非违背第一定律，机器人必须服从人类的命令。
第三定律：在不违背第一及第二定律的情况下，机器人必须保护自己。
在1956年的达特茅斯会议（Dartmouth Conference）上，人工智能之父Marvin Lee Minsky提出了他对智能机器的定义，即智能机器“能够创建周围环境的抽象模型，如果遇到问题，能够从抽象模型中寻找解决方法”。这一定义影响了以后30年智能机器人的研究方向。
1.工业机器人
作为面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，工业机器人能够自动执行任务，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。工业机器人既可以接收人类的指令，也可以按照预先编排的程序来运行。它可以从事弧焊、点焊、码垛、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等多项工作。
1954年，最早提出工业机器人概念的美国人George Devol针对他设计的机械手申请专利，这种机械手能够按照不同的程序从事不同的工作。1956年，George Devol与Joseph Frederick Engelberger联手制造出了第一台工业机器人Unimate。随后，世界上第一家机器人制造企业Unimation公司成立，由于Joseph Frederick Engelberger在工业机器人领域的突出贡献，他被行业称为“工业机器人之父”。世界上第一台机器人如图1-1所示。
图1-1　世界上第一台工业机器人
工业机器人经过多年的发展，市场格局相对稳定，瑞士ABB、日本FANUC、日本YASKAWA、德国KUKA等行业巨头占据了行业领先地位，不得不提的是在2016年，美的集团以约37亿欧元的代价获得了KUKA的控股权。
我国工业机器人起步于20世纪70年代初期，到2016年，我国已经成为全球最大的工业机器人市场，代表厂商包括新松、埃夫特、新时达、埃斯顿等。
同样在2016年，东南大学自动化学院开设了全国首个机器人本科专业，拉开了我国机器人人才系统培养的序幕。
2.服务机器人
截至目前，服务机器人仍没有一个严格的定义，从国际机器人联合会（International Federation of Robotics，IFR）的表述来看，服务机器人是指通过半自主或完全自主运作，为人类健康或设备良好状态提供帮助的机器人。从广泛意义上讲，是否用于工业操作，是区分工业机器人和服务机器人的重要特征，不包含工业性操作的机器人均可称为服务机器人。
服务机器人的应用范围很广，可以从事维护保养、修理、运输、清洗、保安、救援、监护、迎宾、交流、娱乐、业务办理等多项服务工作。
目前应用比较广泛的服务机器人包括扫地机器人、仓储机器人、迎宾机器人、餐饮机器人、政企机器人、陪伴机器人、导购机器人、娱乐机器人等。
在1966年到1972年之间，美国国际斯坦福研究所（SRI）研制出机器人Shakey。Shakey带有视觉传感器，能根据人的指令发现并抓 ............

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