ROS機器人高效編程(原書第3版)

ROS機器人高效編程(原書第3版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

阿尼爾·馬哈塔尼(Anil Mahtani) 著,張瑞雷,劉錦濤 譯
圖書標籤:
  • ROS
  • 機器人
  • 編程
  • 機器人學
  • C++
  • Linux
  • 機器人開發
  • 開源
  • 機器人框架
  • 移動機器人
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齣版社: 機械工業齣版社
ISBN:9787111578468
版次:3
商品編碼:12169587
品牌:機工齣版
包裝:平裝
開本:16開
齣版時間:2017-09-01
用紙:膠版紙

具體描述

編輯推薦

  對於非專業人員,你將從本書瞭解如何安裝ROS,如何開始使用ROS的基本工具和框架中不同的功能。

  對於專業人員,你將從本書學會如何使用硬件,如何將你的算法應用到現實環境中,從而創建一個滿足你所有需求的功能齊全的機器人。


內容簡介

  在本書中,你將瞭解如何安裝ROS,如何開始使用ROS的基本工具和框架中不同的功能,並從不同方嚮探索如何創建機器人,例如使用計算機視覺或點雲分析傳感器感知的世界,使用強大的導航功能包集在環境中實現導航,甚至能夠用MoveIt!控製機械臂與周圍環境交互。讀完本書後,你會發現已經可以使用ROS機器人進行工作瞭,並理解其背後的原理,我們衷心希望你能全麵瞭解ROS在開發機器人係統時所提供的無限可能性。


目錄

推薦序一

推薦序二

譯者序

前言

作者簡介

審校者簡介

第1章 ROS入門 1

1.1 PC安裝教程 3

1.2 使用軟件庫安裝ROS Kinetic 3

1.2.1 配置Ubuntu軟件庫 4

1.2.2 添加軟件庫到sources.list

文件中 4

1.2.3 設置密鑰 5

1.2.4 安裝ROS 5

1.2.5 初始化rosdep 6

1.2.6 配置環境 6

1.2.7 安裝rosinstall 7

1.3 如何安裝VirtualBox和Ubuntu 8

1.3.1 下載VirtualBox 8

1.3.2 創建虛擬機 9

1.4 通過Docker鏡像使用ROS 11

1.4.1 安裝Docker 11

1.4.2 獲取和使用ROS Docker

鏡像和容器 11

1.5 在BeagleBone Black上安裝

ROS Kinetic 12

1.5.1 準備工作 13

1.5.2 配置主機和source.list

文件 16

1.5.3 設置密鑰 16

1.5.4 安裝ROS功能包 17

1.5.5 為ROS初始化rosdep 17

1.5.6 在BeagleBone Black中

配置環境 18

1.5.7 在BeagleBone Black中

安裝rosinstall 18

1.5.8 BeagleBone Black基本

ROS示例 18

1.6 本章小結 19

第2章 ROS架構及概念 20

2.1 理解ROS文件係統級 20

2.2 理解ROS計算圖級 25

2.3 理解ROS開源社區級 31

2.4 ROS試用練習 32

2.5 本章小結 57

第3章 可視化和調試工具 58

3.1 調試ROS節點 60

3.2 日誌消息 62

3.3 檢測係統狀態 69

3.4 設置動態參數 73

3.5 當齣現異常狀況時使用roswtf 75

3.6 可視化節點診斷 77

3.7 繪製標量數據圖 78

3.8 圖像可視化 81

3.9 3D可視化 83

3.10 保存與迴放數據 88

3.11 應用rqt與rqt_gui插件 93

3.12 本章小結 93

第4章 3D建模與仿真 95

4.1 在ROS中自定義機器人的3D

模型 95

4.2 創建第一個URDF文件 95

4.3 xacro——一種更好的機器人

建模方法 102

4.4 在ROS中仿真 109

4.5 本章小結 118

第5章 導航功能包集入門 119

5.1 ROS導航功能包集 119

5.2 創建變換 120

5.3 發布傳感器信息 124

5.4 發布裏程數據信息 127

5.5 創建基礎控製器 135

5.6 使用ROS創建地圖 139

5.7 本章小結 142

第6章 導航功能包集進階 144

6.1 創建功能包 144

6.2 創建機器人配置 144

6.3 配置全局和局部代價地圖 147

6.4 為導航功能包集創建啓動文件 150

6.5 為導航功能包集設置rviz 151

6.6 自適應濛特卡羅定位 160

6.7 使用rqt_reconf?igure修改參數 161

6.8 機器人避障 162

6.9 發送目標 163

6.10 本章小結 166

第7章 使用MoveIt! 167

7.1 MoveIt!體係結構 167

7.2 在MoveIt!中集成一個機械臂 171

7.3 簡單的運動規劃 180

7.4 考慮碰撞的運動規劃 184

7.5 抓取和放置任務 187

7.6 本章小結 199

第8章 在ROS下使用傳感器

 和執行器 200

8.1 使用遊戲杆或遊戲手柄 200

8.2 使用Arduino添加更多的傳感器

和執行器 206

8.3 使用9自由度低成本IMU 217

8.4 使用IMU——Xsens MTi 225

8.5 GPS的使用 226

8.6 使用激光測距儀——Hokuyo

URG-04lx 230

8.7 創建launch文件 234

8.8 使用Kinect傳感器查看

3D環境中的對象 235

8.9 使用伺服電動機——Dynamixel 239

8.10 本章小結 243

第9章 計算機視覺 244

9.1 ROS攝像頭驅動程序支持 245

9.2 ROS圖像 255

9.3 ROS中的OpenCV庫 256

9.4 使用rqt_image_view顯示攝像頭

輸入的圖像 257

9.5 標定攝像頭 257

9.5.1 如何標定攝像頭 258

9.5.2 雙目標定 261

9.6 ROS圖像管道 264

9.7 計算機視覺任務中有用的ROS

功能包 269

9.8 使用RGBD深度攝像頭實現

9.9 計算兩幅圖像的單應性 278

9.10 本章小結 279

第10章 點雲 280

10.1 理解點雲庫 280

10.2 我的第一個PCL程序 283

10.3 分割 305

10.4 本章小結 308


精彩書摘

  《ROS機器人高效編程(原書第3版)》:
  機器人學的工具中,點雲(point cloud)是一種能夠直觀地錶示和操作3D傳感器所提供數據的方式,這類傳感器包括飛行時間(Time of Flight)攝像頭和激光掃描儀。該類傳感器在3D坐標參考係下對空間進行有限點集采樣構成點雲。點雲庫(Point Cloud Library,PCL)提供瞭大量數據類型和數據結構,不但能夠方便地錶示采樣空間中的點,而且可以錶示采樣空間的不同屬性,比如顔色、法嚮量等。PCL同樣提供瞭許多先進的算法對數據樣本進行處理,比如濾波、模型估計、錶麵重建等。
  ROS提供瞭一種基於消息的接口(PCL點雲可以通過該接口進行有效的通信),還有一組將本地的PCL類型轉換到ROS消息的轉換函數,這和處理OpenCV圖像一樣。除瞭ROS API的標準函數之外,還有一些標準的功能包可以用來與常見的3D傳感器進行交互,比如廣泛運用的微軟的Kinect或者Hokuyo的激光功能,並且可以在RViz可視化程序的不同參考坐標係下實現數據可視化。
  本章首先介紹PCL庫的背景、相關的數據類型,以及ROS接口消息,然後展示一些關於如何使用PCL庫處理數據以及如何通過ROS發送和接收數據的技術。
  10.1 理解點雲庫
  在研究代碼之前,理解點雲庫和ROS的PCL接口的基本概念很重要。就像前麵提到的,前者為處理3D數據提供瞭一組數據結構和算法,後者提供瞭一組消息以及消息與PCL數據結構之間的轉換函數。所有這些軟件功能包和庫,再結閤ROS提供的分布式通信層的能力,擴展瞭機器人領域的眾多新應用。
  ……

前言/序言

  Preface前言

  本書第3版全麵地介紹瞭ROS和各種工具。ROS是一個先進的機器人操作係統框架,目前已有數百個研究團體和公司將其應用在機器人行業中。更重要的是,對於機器人技術的非專業人士和學生來說,它也相對容易上手。在本書中,你將瞭解如何安裝ROS,如何使用ROS的基本工具和框架中不同的功能。

  在閱讀本書的過程中無須使用任何特殊的設備。書中每一章都附帶瞭一係列的源代碼示例和教程,你可以在自己的計算機上運行。這是你唯一需要做的事情。

  當然,我們還會告訴你如何使用硬件,這樣可以將你的算法應用到現實環境中。我們在選擇設備時特意選擇一些業餘用戶購買得起的設備,同時涵蓋瞭在機器人研究中最典型的傳感器和執行器。

  最後,展示ROS具有使整個機器人在實際或虛擬環境中工作的能力。你將學習如何創建自己的機器人並通過Gazebo仿真環境集成它。此外,如果使用Gazebo仿真環境,你將能夠在虛擬環境中運行一切。本書將帶你從不同方麵探索如何創建機器人,例如使用計算機視覺或點雲分析傳感器感知世界,使用強大的導航功能包集在環境中實現導航,甚至能夠用MoveIt!包控製機械臂與周圍環境交互。讀完本書後,你會發現已經可以使用ROS機器人進行工作瞭,並理解其背後的原理,我們衷心希望你能全麵瞭解ROS在開發機器人係統時所提供的無限可能性。

  主要內容

  第1章介紹安裝ROS最簡單的方法,以及如何在不同平颱上安裝ROS,本書使用的版本是ROSKinetic。這一章還會說明如何從Debian包安裝或從源代碼進行編譯安裝,以及在虛擬機、Docker和ARMCPU中安裝。

  第2章討論ROS框架及相關的概念和工具。該章介紹節點、主題和服務,以及如何使用它們,還將通過一係列示例說明如何調試節點或利用可視化方法直觀地查看通過主題發布的消息。

  第3章進一步展示ROS強大的調試工具,以及通過對節點主題的圖形化將節點間的通信數據可視化。ROS提供瞭一個日誌記錄API來輕鬆地診斷節點的問題。事實上,在使用過程中,我們會看到一些功能強大的圖形化工具(如rqt_console和rqt_graph),以及可視化接口(如rqt_plot和rviz)。最後介紹如何使用rosbag和rqt_bag記錄並迴放消息。

  第4章介紹在ROS中實現機器人的第一步是創建一個機器人模型,包括在Gazebo仿真環境中如何從頭開始對一個機器人進行建模和仿真,並使其在仿真環境中運行。你也可以仿真攝像頭和激光測距傳感器等傳感器,為後續學習如何使用ROS的導航功能包集和其他工具奠定基礎。

  第5章是關於ROS導航功能包集中的其中一章。該章介紹如何為方便機器人使用導航功能包集進行初始化配置。然後用幾個例子對導航功能包集進行說明。

  第6章延續第5章的內容,介紹如何使用導航功能包集使機器人有效地自主導航。該章介紹使用ROS的Gazebo仿真環境和RViz創建一個虛擬環境,在其中構建地圖、定位機器人並用障礙迴避做路徑規劃。

  第7章討論ROS中移動機器人機械臂的一個工具包。該章包含安裝這個包所需要的文檔,以及使用MoveIt!操作機械臂進行抓取、放置、簡單的運動規劃等任務的演示示例。

  第8章介紹ROS與現實世界如何連接。這一章介紹在ROS下使用的一些常見傳感器和執行器,如激光雷達、伺服電動機、攝像頭、RGB-D傳感器、GPS等。此外,還會解釋如何使用嵌入式係統與微控製器(例如非常流行的Arduino開發闆)。

  第9章介紹ROS對攝像頭和計算機視覺任務的支持。首先使用FireWire和USB攝像頭驅動程序將攝像頭連接到計算機並采集圖像。然後,就可以使用ROS的標定工具標定攝像頭。該章會詳細介紹和說明什麼是圖像管道,討論如何使用集成瞭OpenCV的多個機器視覺API。最後,安裝並使用一個視覺裏程計軟件。

  第10章將展示如何在ROS節點中使用點雲庫(PointCloudLibrary,PCL)。該章從基本功能入手,如讀或寫PCL數據片段以及發布或訂閱這些消息所必需的轉換。然後,將在不同節點間創建一個管道來處理3D數據,以及使用PCL進行縮減采樣、過濾和搜索特徵點。

  預備知識

  我們寫作本書的目的是讓每位讀者都可以完成本書的學習並運行示例代碼。基本上,你隻需要在計算機上安裝一個Linux發行版。雖然每個Linux發行版應該都能使用,但還是建議你使用Ubuntu16.04LTS。這樣你可以根據第1章的內容安裝ROSKinetic。

  對於硬件要求,一般來說,任何颱式計算機或筆記本電腦都滿足。但是,最好使用獨立顯卡來運行Gazebo仿真環境。此外,最好有足夠的外圍接口,因為這樣你可以連接幾個傳感器和執行器,包括攝像頭和Arduino開發闆。

  你還需要Git(git-coreDebian包),以便從本書提供的源代碼中復製軟件庫。同樣,你需要具備Bash命令行、GNU/Linux工具的基本知識和一些C/C++編程技巧。

  目標讀者

  本書的目標讀者包括所有機器人開發人員,可以是初學者也可以是專業人員。它涵蓋瞭整個機器人係統的各個方麵,展示瞭ROS如何幫助開發人員完成使機器人真正自主化的任務。對於聽說過卻從未使用過ROS的機器人專業學生或科研人員來說,本書將是非常有益的。ROS初學者能從本書中學習ROS軟件框架的很多先進理念和工具。不僅如此,經常使用ROS的用戶也可能從某些章節中學習到一些新東西。當然,隻有前3章是純粹為初學者準備的,所以那些已經使用過ROS的人可以跳過這三章直接閱讀後麵的章節。

  源代碼和彩色圖片下載

  本書源代碼可以從華章官網www.hzbook.com下載。

  作者簡介AbouttheAuthors

  AnilMahtani是一名主要從事水下機器人工作研發的計算機科學傢。他第一次在該領域工作是在完成碩士論文期間為低成本ROV開發軟件架構。在此期間,他也成為AVORA的團隊領導者和主要開發人員,這個大學生團隊設計開發瞭一個自主水下航行器並參加瞭2012年的歐洲學生自主水下航行器設計挑戰賽(StudentAutonomousUnderwaterChallenge-Europe,SAUC-E)。同年,他完成瞭論文並獲得瞭拉斯帕爾馬斯大學的計算機科學碩士學位。此後不久,他成為SeeByte公司的軟件工程師,這傢公司是水下係統智能軟件解決方案的全球領導者。在2015年,他加入SecureWorks公司,任職軟件工程師,在那裏他應用相關知識和技術開發入侵檢測和預防係統。

  在SeeByte公司工作期間,Anil參與瞭軍方、石油和天然氣公司的一些半自主和自主水下係統的核心開發。在這些項目中,他積極參與自主係統開發、分布式軟件體係結構設計和底層軟件開發,同時也為前視聲呐圖像提供計算機視覺解決方案。他還獲得瞭項目經理職位,管理一個開發和維護內核C++庫的工程師團隊。

  他的專業興趣主要包括軟件工程、算法、數據結構、分布式係統、網絡和操作係統。Anil在機器人方嚮主要負責提供高效和健壯的軟件解決方案,不僅解決當前存在的問題,還預見未來的問題或可能的改進。鑒於他的經驗,他在計算機視覺、機器學習和控製問題上也有獨特的見解。Anil對DIY和電子學感興趣,並且開發瞭一些Arduino庫迴饋社區。

  首先,我要感謝傢人和朋友的支持,他們總是在我最需要的時候幫助我。我還要感謝我的女友Alex的耐心支持,她是我靈感的源泉。最後,我要感謝我的同事IhorBilyy和DanGood,在我軟件工程師職業生涯中他們以專業的方式教會我很多知識。

  LuisSánchez在拉斯帕爾馬斯大學獲得瞭電子與電信工程的雙碩士學位。他曾在技術開發和創新研究所(IDETIC)、加那利群島海洋平颱(PLOCAN)和應用微電子研究所(IUMA)與不同的研究小組閤作,進行超分辨率算法成像研究。

  他的專業興趣包括應用於機器人係統的計算機視覺、信號處理和電子設計。因此,他加入瞭AVORA團隊,這批年輕的工程師和學生從零開始從事自主水下航行器(AUV)的開發工作。在這個項目中,Luis開始開發聲學和計算機視覺係統,用於提取不同傳感器的信息,例如水聽器、聲呐和攝像頭。

  依托海洋技術的強大背景,Luis與人閤作創辦瞭一傢新的初創公司SubseaMechatronics,緻力於為水下環境開發遙控操作和自主航行器。

  下麵是海洋技術工程師和企業傢(LPAFabrika:GranCanariaMakerSpace的聯閤創始人和製造商)DarioSosaCabrera對Luis的評價:

  “他很熱情,是一個跨多學科的工程師。他對工作負責,自製力強,並承擔一個團隊領導者的責任,這在euRathlon比賽中充分展現瞭齣來。他在電子和電信領域的背景讓其具備從信號處理和軟件到電子設計和製造的廣泛專業知識。”

  Luis作為技術審校者參與瞭Packt齣版社齣版的《LearningROSforRoboticsProgramming》的相關工作以及第2版的撰寫工作。

  首先,我要感謝Aaron、Anil以及Enrique邀請我參與編寫這本書。同他們一起工作非常快樂。同時,我也要感謝水下機電團隊關於重型水下機器人的豐富經驗,這些年我們一起成長。我必須提到LPAFabrika:GranCanariaMakerSpace,他們滿腔熱忱地準備和引導教學機器人及技術項目,與他們共同工作的時光也非常開心。

  最後,我要感謝傢人和女友對我參與的每個項目的大力支持和鼓勵。我以此書獻給他們。

  EnriqueFernández具有計算機工程博士學位和機器人學研究背景。他的博士論文解決瞭自主水下滑翔器(AUG)的路徑規劃問題,他還研究瞭SLAM、感知、視覺、控製等機器人學課題。在讀博士期間,他加盟瞭赫羅納大學的CIRS/ViCOROB水下機器人研究中心,在那裏他為AUV開發瞭視覺SLAM和INS模塊。他在2012年參加瞭SAUC-E並獲奬,在2013年作為閤作者參與瞭SAUC-E。

  攻讀博士學位期間,Enrique在機器人頂級會議和期刊上發錶瞭多篇論文,其中包括國際機器人和自動化會議(InternationalConferenceofRoboticsandAutomation,ICRA)。他也閤作編寫瞭一些ROS書籍和章節。

  之後,Enrique作為SLAM工程師在2013年6月加盟PALRobotics公司。在那裏,他開發瞭用於REEM、REEM-C仿人型機器人的ROS軟件,也繼續為開源社區(主要是ROS控製軟件庫)做貢獻,目前仍是其中一名維護人員。在2015年,他加盟ClearpathRobotics公司的自主係統部門,從事感知算法開發相關工作。他曾經在通用電氣公司(GeneralElectric)和約翰迪爾(JohnDeere)等多傢大型工業公司的設施中負責部署工業移動機器人OTTO1500和OTTO100軟件的運行。

  我要感謝本書的閤著者,感謝他們為完成本書所付齣的努力以及提供瞭無數示例的代碼。我還要感謝拉斯帕爾馬斯大學研究組和水下機器人研究中心(CenterofUnderwaterRoboticsResearch,CIRS/ViCOROB)的研究小組成員。我也要感謝在PALRobotics公司的同事,在那裏我學到很多關於ROS、機器人運動以及仿人雙足機器人的知識,不僅有軟件,還有電子和硬件設計。此外,我還要感謝在ClearpathRobotics的同事們,在這裏我掌握瞭ROS並參與瞭為工業4.0銷售的24/7全天候運行自動駕駛機器人的軟件開發。最後,我要感謝我的傢人和朋友的幫助與支持,特彆是Eva。

  AaronMartinez是數字化製造領域的計算機工程師、企業傢和專傢。他於2010年在拉斯帕爾馬斯大學的IUCTC(InstitutoUniversitariodeCienciasyTecnologiasCiberneticas)完成碩士論文。他在遠程監控領域使用沉浸式設備和機器人平颱準備碩士論文。獲得學位後,他參加瞭在奧地利林茨約翰開普勒大學研究所的機器人學實習計劃。在實習期間,他作為團隊的一員使用ROS和導航包集進行移動平颱開發。之後,他參與瞭有關機器人的項目,其中一個是拉斯帕爾馬斯大學的AVORA項目。在這個項目中,他參與自主水下航行器製作,並參與意大利的SAUC-E。2012年,他負責維護這個項目;2013年,他幫助從ROS嚮機器人平颱移植導航包集和其他算法。

  最近,Aaron與人共同創立瞭一傢名為SubSeaMechatronicsSL的公司。這傢公司從事與水下機器人和遙控係統相關的項目,還設計和製造水下傳感器。公司的主要目標是開發用於研發原型和重型機械手的定製解決方案。

  Aaron有許多領域的經驗,比如編程、機器人、機電一體化、數字化製造以及Arduino、BeagleBone、服務器和激光雷達等設備。如今,他在SubSeaMechatronicsSL公司從事水下和空中環境的機器人平颱設計。

  我要感謝我的女友,她在我寫這本書時支持我並且給我繼續成長的動力。我還要感謝DonatoMonopoli(加那利群島技術研究所(ITC)生物醫學工程部門的主管),以及ITC所有的工作人員,感謝他們使我懂得數字製造、機械以及工程組織,我在此度過瞭生命中最美好的時光。

  感謝我大學的同事,特彆是AlexisQuesada,他給瞭我在準備碩士論文時創建第一個機器人的機會。同他們一起工作,使我學習到很多關於機器人的知識。

  最後,我要感謝傢人和朋友的幫助與支持。

  AbouttheReviewers審校者簡介

  LentinJoseph是印度QboticsLabs(http://www.qboticslabs.com)的創始人兼首席執行官、作傢、企業傢、電子工程師、機器人愛好者、機器視覺專傢、嵌入式程序員。

  他在印度喀拉拉的聯邦理工學院(FISAT)獲電子學和通信工程學士學位。在工程項目的最後一年,他製作瞭一個可以與人交互的社交機器人(http://www.technolabsz.com/2012/07/social-robot-my-final-year.html)。項目取得瞭巨大的成功,被視覺和印刷媒體多次報道。該機器人的主要特點是可以與人交流並智能迴復,同時具有一定的圖像處理能力,如麵部、動作和顔色檢測。整個項目使用Python編程語言實現。他對機器人、圖像處理和Python的興趣從此開始。

  畢業後,他在一傢專門從事機器人和圖像處理的創業公司工作瞭3年。同時,他學習瞭主流的機器人軟件平颱,如機器人操作係統(ROS)、V-REP、Actin(機器人仿真工具),以及圖像處理庫,如OpenCV、OpenNI和PCL。他還瞭解Arduino和TivaLaunchpad上的機器人三維設計和嵌入式編程。

  在積纍3年的工作經驗後,他創立瞭一傢名叫QboticsLabs的新公司,主要從事研究工作,在機器人和機器視覺等領域開發一些優秀的産品。他負責維護個人網站(http://www.lentinjoseph.com)和一個名為technolabsz的技術博客(http://www.technolabsz.com)。他在科技博客上發布作品。他也是印度PyCon2013的演講者,主題是“使用Python的學習機器人”(LearningRoboticsusingPython)。

  Lentin是《LearningRoboticsusingPython》(更多內容參考http://learn-robotics.com)和《MasteringROSforRoboticsProgramming》(更多內容參考http://mastering-ros.com)的作者,這兩本書都由Packt齣版社齣版。第一本書的主題是使用ROS和OpenCV構建自主移動機器人。這本書是在ICRA2015上推齣的,並在ROS博客Robohub、OpenCV、Python網站以及其他相關論壇上推廣。第二本書是掌握機器人操作係統(ROS)的工具書,也在ICRA2016上推齣,它是最暢銷的ROS書籍之一。

  作為ICRA2016的一部分,Lentin及其團隊獲得瞭HRATC2016挑戰賽的冠軍,同時他也是ICRA2015挑戰賽HRATC決賽的入圍者(http://www.icra2016.org/conference/challenges/)。



深入淺齣,構建你的下一代智能係統:從理論到實踐的全麵指南 在當今飛速發展的技術浪潮中,構建能夠自主感知、思考和行動的智能係統已不再是科幻的設想,而是觸手可及的現實。從自動駕駛汽車到智能傢居,從工業自動化到醫療機器人,智能係統正以前所未有的速度滲透到我們生活的方方麵麵。要在這個充滿機遇的領域脫穎而齣,掌握一套高效、靈活且功能強大的開發工具和方法論至關重要。 本書將帶領你踏上一段激動人心的探索之旅,深入理解並掌握構建下一代智能係統的核心技術和實踐方法。我們不僅僅是羅列概念,更注重從根本上理解原理,並將其轉化為可執行的代碼和可落地的解決方案。通過本書,你將能夠構建齣真正智能、可靠且高效的機器人和自動化係統。 全景式技術圖譜:從基礎到前沿 本書為你構建瞭一個清晰、全麵的技術圖譜,讓你能夠係統地掌握智能係統開發所需的各項關鍵技術。我們將從最基礎的概念入手,逐步深入到復雜高級的主題,確保你無論在哪個階段都能有所收獲。 感知與理解: 智能係統的“眼睛”和“耳朵”。我們將深入探討各種傳感器技術,包括攝像頭、激光雷達、超聲波傳感器、IMU(慣量測量單元)等。你將學習如何從這些傳感器獲取原始數據,如何進行數據預處理和濾波,以應對現實世界中嘈雜和不確定的環境。更重要的是,你將掌握如何利用這些數據來理解周圍的世界,例如目標檢測、物體識彆、場景分割、SLAM(同步定位與建圖)等關鍵技術。這些技術是機器人能夠“看懂”並“認識”環境的基礎,也是實現自主導航和交互的前提。 決策與規劃: 智能係統的“大腦”和“智慧”。一旦感知到周圍環境,係統就需要做齣明智的決策並規劃行動路徑。本書將涵蓋路徑規劃算法,從經典的A搜索到更高級的動態窗口方法(DWA)和最優控製方法,讓你能夠讓機器人高效、安全地在復雜環境中移動。同時,我們將深入探討行為樹、狀態機等任務規劃技術,幫助你設計和實現復雜的自主行為,使機器人能夠根據不同的情境做齣靈活的響應。此外,本書還將觸及機器學習在決策和規劃中的應用,例如強化學習,讓機器人能夠通過與環境的交互不斷優化其決策策略。 運動控製與執行: 智能係統的“四肢”和“力量”。感知和決策的最終目的在於驅動機器人行動。你將學習機器人運動學和動力學的基礎知識,理解機器人關節的運動如何轉化為末端執行器的位姿變化。本書將詳細介紹PID控製、模型預測控製(MPC)等經典和先進的運動控製算法,確保機器人能夠精確、平穩地執行預定的運動軌跡。此外,你還將瞭解不同類型的機器人執行器,如電機、舵機、液壓係統等,以及如何對其進行有效的驅動和控製。 人機交互與協作: 讓智能係統更“人性化”和“協同”。未來的智能係統不再是孤立工作的機器,而是需要與人類以及其他智能體進行高效的交互和協作。本書將探討語音識彆、自然語言處理(NLP)等技術,讓機器人能夠理解並響應人類的指令。同時,你將學習如何設計直觀的用戶界麵,以及如何讓機器人以安全、有效的方式與人類進行物理上的協作,例如協同搬運、共同完成任務等。 係統集成與軟件架構: 構建穩健、可擴展的智能係統。再多的高級算法也需要一個良好的軟件架構來支撐。本書將深入探討模塊化設計、組件化開發等軟件工程的最佳實踐,教你如何構建清晰、易於維護和擴展的係統。你將學習如何有效地管理和集成不同的軟件模塊,如何進行係統的調試和性能優化,確保整個係統能夠穩定可靠地運行。 實踐驅動,精益求精 理論知識固然重要,但真正掌握一項技術,必須通過大量的實踐。本書秉承“實踐齣真知”的理念,為你提供瞭豐富的案例研究和項目實踐機會。 真實世界場景模擬: 我們將模擬各種真實世界中的應用場景,例如在倉庫中進行自主導航和貨物搬運的機器人、在復雜地形中進行測繪的無人機、在手術室中協助醫生進行操作的醫療機器人等。通過這些場景,你將有機會運用所學知識解決實際問題,並將理論付諸實踐。 代碼示例與模闆: 本書提供瞭大量精煉、可復用的代碼示例,涵蓋瞭從基礎算法實現到高級係統集成的各個環節。這些代碼不僅可以幫助你理解復雜的概念,還能作為你進行項目開發的起點,大大提高你的開發效率。 故障排除與調試技巧: 在智能係統開發過程中,遇到問題和bug是常態。本書將分享豐富的故障排除和調試技巧,幫助你快速定位問題,分析原因,並找到有效的解決方案。你將學會如何利用各種工具和技術來診斷係統行為,優化性能,並確保係統的穩定性。 麵嚮未來,持續創新 智能係統領域日新月異,新的技術和理念層齣不窮。本書不僅關注當前的主流技術,更著眼於未來的發展趨勢。 人工智能的深度融閤: 我們將探討人工智能,特彆是深度學習,在感知、決策和控製等方麵的最新進展,以及如何將這些前沿技術有效地融入到機器人係統中。 分布式與協同智能: 隨著智能係統的普及,分布式智能和多機器人協同將成為重要的發展方嚮。本書將為你打下堅實的基礎,讓你能夠理解和設計復雜的協同智能係統。 安全與倫理考量: 隨著智能係統能力的增強,其安全性和倫理問題也日益凸顯。本書將引導你思考這些重要的問題,並在設計和開發過程中考慮相關的因素。 本書適閤誰? 無論你是: 在校學生: 希望深入理解機器人學、人工智能和計算機視覺等領域,為未來的學術研究和職業生涯打下堅實基礎。 在職工程師: 希望提升在機器人開發、自動化係統設計和人工智能應用方麵的技能,應對日益復雜的項目需求。 技術愛好者: 對智能係統充滿好奇,希望親手構建自己的機器人或自動化項目,探索技術的無限可能。 項目管理者: 希望全麵瞭解智能係統開發的流程和關鍵技術,以便更有效地管理團隊和項目。 本書都將是你的得力助手。我們將用清晰的語言、嚴謹的邏輯和豐富的實踐,幫助你成為下一代智能係統的構建者。現在,就讓我們一起開啓這場精彩的技術之旅,用智慧和代碼,塑造更美好的未來!

用戶評價

評分

我不得不說,這本書的視角非常獨特,它不是那種枯燥的技術說明書,而是更像一本充滿智慧的“武功秘籍”,教你如何“以內力”驅動ROS機器人,而非僅僅堆砌“招式”。作者非常擅長用生動形象的比喻來解釋抽象的概念,比如將ROS的通信機製比作“信息江湖”,將各個節點比作“武林門派”,這種比喻一下子就讓原本晦澀的RPC、話題、服務等概念變得鮮活起來,也更容易理解它們在整個係統中的作用和相互關係。更重要的是,書中對於“健壯性”和“魯棒性”的強調,讓我重新審視瞭自己在項目開發中經常忽略的細節。它不僅僅教你如何讓機器人動起來,更重要的是如何讓它“穩穩地”動起來,在各種意外情況下也能保持穩定。書中關於“故障排除”和“調試技巧”的部分,簡直是我的“救命稻草”,解決瞭我在實際項目中遇到的不少棘手問題。閱讀這本書的過程,更像是一場與作者的思維對話,他會引導你一步步地去思考“為什麼”,而不是簡單地告訴你“怎麼做”。

評分

這本書給我的感覺是“大道至簡”。作者並沒有用很多華麗的辭藻或者晦澀的理論來包裝,而是用最直接、最簡潔的方式,將ROS開發的精髓呈現齣來。書中對於“性能優化”的講解,讓我眼前一亮。它不僅僅是告訴你如何寫齣“能跑”的代碼,而是教你如何寫齣“跑得快”、“用得省”的代碼。例如,書中關於“消息序列化優化”、“內存管理”以及“並發處理”的章節,都提供瞭非常具體且可行的方案。我嘗試著將書中的一些優化技巧應用到我的項目中,效果非常顯著,CPU占用率和內存消耗都有明顯下降。而且,作者在講解過程中,還穿插瞭不少“經驗之談”,這些“小貼士”看似不起眼,但往往能避開很多開發者容易踩的“坑”。總之,這本書就像一本“內功心法”,幫助我打通瞭ROS開發的任督二脈,讓我能夠更從容地應對各種復雜的開發挑戰。

評分

這本書絕對是我近期遇到的最令人耳目一新的技術書籍之一。從目錄上就能看齣作者的用心良苦,它並沒有簡單地羅列ROS的各種API,而是深入淺齣地講解瞭ROS在實際項目開發中的應用技巧和最佳實踐。書中的代碼示例非常豐富,而且都是經過精心設計,能夠清晰地展示概念。我尤其喜歡書中關於“節點通信效率優化”和“多機器人協同”的章節,這些都是在實際ROS開發中經常會遇到的痛點,作者給齣的解決方案既有理論深度,又有實踐指導意義,讓我受益匪淺。而且,作者在講解過程中,並沒有一味地追求技術的前沿性,而是更注重基礎概念的牢固掌握,以及如何構建可維護、可擴展的ROS係統。這對於初學者來說非常友好,能夠幫助他們建立正確的ROS開發觀。即使是像我這樣已經有一些ROS使用經驗的開發者,也能從中找到不少啓發,學習到新的編程思路和方法。總的來說,這本書不僅是一本技術手冊,更像是一位經驗豐富的導師,指引我們如何在ROS的世界裏走得更遠,更高效。

評分

這本書最打動我的地方在於它對“實踐齣真知”的深刻理解。作者在書中引入瞭大量的實際項目案例,並且對這些案例進行瞭深入的分析和剖析。這些案例涵蓋瞭從簡單的機器人控製到復雜的自主導航,再到多機器人協作等各種場景,非常具有代錶性。我從中學習到瞭很多在實際項目中會遇到的問題,以及作者是如何運用ROS的強大功能來解決這些問題的。書中對於“仿真環境搭建”、“硬件集成”以及“傳感器數據處理”等環節的講解,都非常細緻,並且提供瞭很多實用的工具和方法。閱讀這本書,就像是跟著作者一起經曆瞭一次完整的ROS項目開發過程,讓我對ROS的實際應用有瞭更直觀、更深刻的認識。而且,作者並沒有迴避ROS開發中的難點和挑戰,反而勇於直麵並給齣解決方案,這種坦誠和務實的態度,讓我對這本書充滿瞭敬意。

評分

這本書最讓我印象深刻的是它對“工程思維”的強調。在當前快速迭代的軟件開發環境中,很多時候我們隻顧著實現功能,而忽略瞭係統的長遠發展。而這本書,從一開始就為你構建瞭一個“可維護、可擴展、可復用”的ROS係統框架。作者非常注重講解如何設計清晰的接口、如何組織代碼結構、如何編寫高質量的文檔,以及如何進行單元測試和集成測試。這些內容在很多ROS相關的教程中都比較罕見,但它們對於構建一個真正成熟的ROS項目來說,卻是至關重要的。我特彆喜歡書中關於“ROS包管理”和“持續集成”的部分,這些都是提升開發效率和保障代碼質量的利器,作者給齣的建議非常實用,而且易於落地。讀完這本書,我感覺自己對ROS的理解不再停留在“如何調用API”的層麵,而是上升到瞭“如何構建一個高質量的ROS軟件工程”的高度,這對我未來的職業發展有著非常積極的意義。

評分

本書對應kinetic版本,本人裝的是ubuntu16.04

評分

現在還沒有拆開,用來學習ROS的書,賣的停火的,趁著雙十一器件給買瞭

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薄薄的一本,也沒配套光盤,價格還貴!

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總體該是不錯的,還沒來得及仔細閱讀,加油加油^0^~

評分

評分

送貨速度快,包裝完好。仔細學習學習。。。

評分

喜歡在京東買書 因為有時候急需 京東快遞能滿足這一要求

評分

書還可以,比較清晰,就是有些例題需要參考網上

評分

內容不錯,好好學習,天天嚮上晚上11點前下單,基本第二天早上就一到。就到瞭。

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