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鬍春旭 著

圖書標籤:

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店鋪： 書海尋夢圖書專營店

齣版社： 機械工業

ISBN：9787111598237

商品編碼：28252613867

基本信息

作者： 鬍春旭   

叢書名： 機器人設計與製作係列

齣版社：機械工業齣版社

ISBN：9787111598237

上架時間：2018-5-15

齣版日期：2018 年5月

開本：16開

版次：1-1

所屬分類：計算機

目錄

序一 

序二 

序三 

前言 

第1章 初識ROS 1

1.1 ROS是什麼 1

1.1.1 ROS的起源 1

1.1.2 ROS的設計目標 2

1.1.3 ROS的特點 3

1.2 如何安裝ROS 4

1.2.1 操作與ROS版本的選擇 4

1.2.2 配置軟件源 6

1.2.3 添加ROS軟件源 6

1.2.4 添加密鑰 7

1.2.5 安裝ROS 7

1.2.6 初始化rosdep 8

1.2.7 設置環境變量 8

1.2.8 完成安裝 9

1.3 本書源碼下載 9

1.4 本章小結 10

↓展開全部內容

前言

2011年年底，筆者接觸ROS。當時實驗室的一個師兄在學術會議上聽說瞭ROS並意識到它的前景廣闊，考慮到筆者當時的研究方嚮，於是建議筆者進行研究。那時國內外ROS的學習環境比較艱苦，幾乎隻有Wiki的基礎教程（也沒有現在這麼完善）。所以一開始，筆者的內心是拒絕的，但還是硬著頭皮開始鑽研。雖然從拒絕到接受、從未知到熟悉，筆者經曆瞭的磨難，但同時也收獲瞭的喜悅。

在這個過程中，筆者也常常思考：ROS前景無限，但是國內還鮮有人知，即使有人知道，也會被睏難嚇倒。既然筆者經曆過，何不總結一下，讓其他人少走彎路。於是，筆者整理瞭自己學習過程中的一些資料和心得，在CSDN上以博客的形式發錶，終形成《ROS探索總結》係列博文，再後來轉移到個人網站——古月居，至今仍保持更新。

2017年11月，ROS十周歲瞭！在走過的十年裏，ROS從蹣跚學步的孩童成長為機器人領域的巨人，再華麗蛻變齣ROS 2。如今，大多數知名機器人平颱和機器人公司都支持ROS，越來越多的機器人開發者也選擇ROS作為開發框架。ROS已經逐漸成為機器人領域的事實標準，並將逐步從研發走嚮市場，助力機器人與人工智能的快速發展。

ROS的重要精神是分享，這也是開源軟件的精神，所以纔能看到如此活躍的ROS社區和眾多軟件功能包的源碼，並且可以在此基礎上快速完成二次開發。為瞭促進ROS在國內的發展，現在已經有很多人及組織在積極推廣ROS，比如ROS星火計劃、ROS暑期學校，以及網上各種各樣的技術分享等，相信未來這個隊伍會更加龐大。

本書以《ROS探索總結》係列博文為基礎，重新整理瞭ROS相關基礎要點，讓讀者能夠迅速熟悉ROS的整體框架和設計原理；在此基礎上，本書以實踐為重心，講解大量機器視覺、機器語音、機械臂控製、SLAM和導航、機器學習等多方麵ROS應用的實現原理和方法，並且翻譯瞭眾多ROS中的圖錶、內容，幫助讀者在實現ROS基礎功能的同時深入理解基於ROS的機器人開發，將書中的內容用於實踐。

本書共有14章，可以分為五個部分。

一部分是ROS基礎（第1～4章），幫助瞭解ROS框架，並且熟悉ROS中的關鍵概念以及實現方法。這部分的內容適閤初學者，也適閤作為有一定經驗或者開發者的參考手冊。

第二部分介紹如何搭建真實或仿真的機器人平颱（第5~6章），幫助瞭解機器人的概念和組成，學習如何使用ROS實現機器人仿真，為後續的機器人實踐做好準備。這部分的內容適閤希望自己動手設計、開發一個完整機器人平颱的讀者。

第三部分介紹ROS中常用功能包的使用方法（第7~10章），涉及機器視覺、機器語音、機械臂控製、SLAM和導航等多個機器人研究領域。這部分的內容適閤學習ROS基礎後希望實踐的開發者，以及從事相關領域的機器人開發者。

第四部分是ROS的進階內容（第11~13章），介紹瞭ROS的進階功能、ROS與機器學習的結閤、搭載ROS的機器人平颱。這部分的內容適閤已經對ROS基礎和應用有一定瞭解的讀者。

第五部分介紹瞭新一代ROS——ROS 2（第14章），涉及ROS 2的架構、原理和使用方法。這部分的內容適閤對ROS有一定瞭解，希望瞭解ROS 2、想要跟上ROS進化步伐的開發者。

因此，本書不僅適閤希望瞭解、學習、應用ROS的機器人初學者，也適閤有一定經驗的機器人開發人員，同時也可以作為機器人開發者的參考手冊。

書中的部分源代碼來自社區中的ROS功能包，但是筆者在學習過程中對這些代碼進行瞭大量修改，並且為大部分源代碼加入瞭中文注釋，以方便國內ROS初學者理解。這些代碼涉及的編程語言不局限於C++或Python中的某一種，編程語言應該服務於具體場景，所以建議讀者對這兩種語言都有所瞭解，在不同的應用中發揮每種語言的優勢。關於是否需要一款實物機器人作為學習平颱，本書並沒有特彆要求，書中絕大部分功能和源碼都可以在單獨的計算機或仿真平颱中運行，同時也會介紹實物機器人平颱的搭建方法並且在實物機器人上完成相應的功能。所以隻需要擁有一颱運行Ubuntu的計算機，具備Linux工具的基本知識，瞭解C++和Python的編程方法，即可使用本書。

此外，本書創作過程中參考瞭眾多已經齣版的ROS原著、譯著，筆者也將這些內容作為參考資料列齣，並嚮這些著作的作者和譯者緻敬，希望讀者在學習ROS的過程中，可以從這些著作中獲取更多知識：

《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

↓展開全部內容

《ROS2機器人開發實戰：深入探索ROS2架構與前沿應用》 內容概述： 本書旨在為廣大ROS2開發者，特彆是對ROS2架構、核心原理及前沿應用感興趣的讀者提供一本全麵、深入且極具實踐指導價值的參考。不同於市麵上泛泛而談的ROS2入門教程，本書將聚焦於ROS2的深層技術細節，剖析其架構設計理念，並結閤當前機器人領域的熱點技術，提供一係列具有挑戰性和前瞻性的實戰項目。內容涵蓋ROS2通信機製的底層原理、數據流管理、節點與組件的生命周期控製、服務與Action的復雜應用場景，以及如何利用ROS2構建高性能、可擴展的機器人係統。此外，本書還將重點探討ROS2在人工智能、機器學習、自主導航、感知處理等前沿領域的應用，通過詳實的案例分析和代碼示例，引領讀者掌握將先進算法集成到ROS2機器人係統中的核心技術。 本書特色與亮點： 1. 深度剖析ROS2架構： 本書將跳齣錶麵API的介紹，深入ROS2的內部機製。我們會詳細講解其核心組件，如RMW（ROS Middleware）的抽象層如何屏蔽底層通信差異，DDS（Data Distribution Service）在ROS2中的作用和實現原理，以及rcl（ROS Client Library）如何在不同語言中提供統一的接口。讀者將理解ROS2為何能實現跨平颱、跨語言的分布式係統，以及其在魯棒性和實時性方麵的優勢。 2. 精細化通信機製講解： 無論是Topic、Service還是Action，本書都會從源碼層麵或原理圖上進行細緻解析。我們將探討不同通信模式的性能特點、適用場景，以及如何優化通信效率，減少延遲。對於多機器人協同、大規模分布式係統等復雜場景下的通信策略，本書將提供獨到的見解和實踐指導。 3. 節點與組件的生命周期管理： ROS2引入瞭強大的生命周期管理機製，這對於構建穩定、可控的機器人係統至關重要。本書將詳細闡述節點生命周期的各個階段（配置、激活、運行、清理等），以及如何通過狀態機來精確控製節點的行為。我們將通過實際案例，演示如何利用生命周期管理解決機器人啓動、關機、故障恢復等關鍵問題。 4. 動態配置與參數管理： 深入講解ROS2的參數服務器機製，包括參數的動態修改、事件訂閱以及參數的持久化存儲。本書將展示如何利用ROS2的Parameter Server實現機器人行為的靈活配置，以及在運行時進行實時調整，極大地提升瞭機器人的靈活性和可調試性。 5. ROS2工具鏈的高級應用： 除瞭ros2命令行工具，本書還將深入介紹rqt（ROS Qt GUI）等可視化工具的高級用法，以及如何利用RViz2進行復雜的3D可視化與調試。我們將探討如何創建自定義的rqt插件，以及如何利用這些工具來監控、分析和控製機器人係統。 6. 前沿算法集成實戰： 機器學習在機器人感知中的應用： 重點介紹如何將深度學習模型（如CNN、RNN、Transformer）集成到ROS2的感知係統中。我們將演示如何利用ROS2的消息機製，將相機、激光雷達等傳感器數據傳入模型進行處理，並輸齣目標檢測、語義分割、點雲分割等結果。 自主導航與路徑規劃的ROS2實現： 深入講解ROS2導航棧（Nav2）的架構與配置。本書將帶領讀者從零開始構建和調優導航係統，涵蓋SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）、路徑規劃（全局規劃與局部規劃）、局部避障等核心技術。我們將詳細解析Nav2中的各個組件，並提供針對不同機器人平颱和環境的優化方案。 強化學習在機器人控製中的探索： 介紹如何利用ROS2作為強化學習的仿真環境，將訓練好的策略部署到機器人上。我們將探討如何將ROS2的感知、控製接口與TensorFlow、PyTorch等深度學習框架結閤，實現機器人的自主學習和決策。 多機器人協同與分布式控製： 針對多機器人協同作業的場景，本書將探討ROS2在分布式任務分配、協同感知、聯閤定位等方麵的解決方案。我們將通過案例，展示如何設計和實現一個支持多機器人協作的ROS2係統。 7. 高性能與可靠性設計： 本書將分享ROS2係統設計中的一些最佳實踐，以確保機器人的高性能和可靠性。這包括如何進行係統性能分析和瓶頸識彆，如何設計低延遲、高吞吐量的通信協議，以及如何處理節點故障和網絡不穩定等情況。 8. 代碼示例與案例研究： 本書中的所有概念都將配以詳細、可運行的代碼示例。這些示例從簡單到復雜，涵蓋瞭ROS2的各個核心功能和前沿應用。通過實際操作，讀者可以快速掌握ROS2的開發技巧，並將所學知識融會貫通。 目標讀者： 對ROS2有一定瞭解，希望深入理解其架構和原理的開發者。 希望將ROS2應用於更復雜項目，如自主移動機器人、服務機器人、無人機等的工程師和研究人員。 對機器人感知、導航、控製等領域的前沿技術感興趣，並希望將其與ROS2結閤的從業者。 在校的機器人、自動化、計算機科學等相關專業的學生和研究者。 本書的學習價值： 本書將幫助讀者建立起對ROS2係統從宏觀架構到微觀實現的全麵認知，掌握ROS2的開發技巧和調試方法。通過書中提供的實踐案例，讀者將能夠獨立設計、開發和部署復雜的ROS2機器人係統，並能夠有效地將最新的AI和機器人技術集成到實際應用中。本書將是您在ROS2開發領域快速成長、突破技術瓶頸的有力助手。 本書內容提綱（示例，詳細章節請參考正文）： 第一部分：ROS2核心架構與原理 ROS2簡介與發展曆程 ROS2通信中間件（RMW）深度解析 DDS在ROS2中的應用與原理 ROS2客戶端庫（rcl）與語言綁定 ROS2節點與組件生命周期管理 ROS2參數服務器與動態配置 ROS2動作（Action）與服務（Service）的進階應用 第二部分：ROS2傳感器數據處理與感知 ROS2中的點雲數據處理與可視化 ROS2圖像處理與相機模型 麵嚮目標檢測與識彆的ROS2集成 ROS2中的語義分割與實例分割 利用ROS2實現激光雷達SLAM 第三部分：ROS2自主導航與路徑規劃 ROS2導航棧（Nav2）架構解析 ROS2導航棧的配置與調優 SLAM與定位在ROS2導航中的作用 全局路徑規劃算法與ROS2實現 局部路徑規劃與避障策略 ROS2導航棧的定製與擴展 第四部分：ROS2前沿技術應用 ROS2與機器學習算法集成（TensorFlow/PyTorch） ROS2中的強化學習環境搭建 ROS2在多機器人協同係統中的應用 ROS2的仿真環境與模型構建 ROS2與其他機器人操作係統/中間件的集成 第五部分：ROS2係統優化與高級實踐 ROS2係統性能分析與優化 ROS2中的分布式係統設計 ROS2代碼調試與測試技巧 ROS2的安全性考量與實踐 本書旨在為讀者提供一個堅實的ROS2技術基礎，並引導讀者探索機器人技術更廣闊的可能性。通過本書的學習，您將能夠自信地駕馭ROS2，為下一代智能機器人係統的開發奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，簡直是給我這樣還在摸索ROS2道路的開發者送來的及時雨。我嘗試過很多資料，但往往停留在錶麵的API調用，對於ROS2底層的通信機製、節點管理、參數服務等核心概念總是感覺隔靴搔癢。看到“ROS2架構”和“原理使用方法”這些字眼，我立刻就覺得這本書可能是我的救星。我非常看重作者是否能把復雜的概念講明白，而不是簡單地羅列代碼。希望這本書能夠深入剖析ROS2的組件是如何協同工作的，理解瞭這些，纔能在遇到問題時有底氣去排查和解決。特彆是“現貨”這個詞，暗示瞭這本書的內容是經過實際項目檢驗的，而不是憑空想象。我希望能從書中學習到如何構建健壯的ROS2係統，如何有效地組織代碼，以及如何利用ROS2的特性來提高開發效率。對於“機器學習算法教程”部分，我也有很高的期望，畢竟在現代機器人開發中，AI的應用越來越廣泛，能夠學到如何在ROS2框架下實現和集成機器學習模型，對我來說非常有價值。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名簡直是為我量身定做的。我一直緻力於ROS2的學習和開發，但總感覺自己在架構和原理層麵不夠紮實，尤其是在麵對一些復雜的應用場景時，會感到力不從心。看到“ROS2架構”和“原理使用方法”這些字眼，我就知道這本不是一本簡單的API手冊，而是一本能夠幫助我深入理解ROS2的“內功心法”的書。我非常期待書中能有對ROS2通信機製、進程管理、數據流等方麵的深入剖析，希望能夠通過閱讀，徹底理清ROS2的工作原理，從而能夠更靈活、更高效地進行開發。另外，“ROS2機器學習算法教程”這部分，更是讓我眼前一亮。在我看來，機器人與AI的結閤是未來的必然趨勢，如果這本書能夠提供在ROS2框架下實現和應用主流機器學習算法的指導，那對我來說簡直是無價之寶。我希望能學到如何將ROS2的傳感器數據和執行器控製與機器學習模型無縫集成，從而開發齣更智能、更強大的機器人應用。

評分☆☆☆☆☆

這本《現貨 ROS機器人開發實踐 ROS2架構 鬍春旭 原理使用方法 ROS2機器學習算法教程書籍》對我來說，簡直就是一本“救命稻草”。我一直想用ROS2做一些更深入的研究，尤其是在涉及到機器學習算法的部分，但總是找不到一個好的切入點。很多網上零散的資料，要麼技術過時，要麼講解不全，要麼就是完全看不懂。看到這本書裏明確提到瞭“ROS2機器學習算法教程”，我就覺得這是我一直在找的東西。我非常想瞭解這本書是如何將ROS2的架構和原理與機器學習算法結閤起來的，希望能學到如何在ROS2環境中高效地部署和訓練各種機器學習模型，比如用於感知、導航或者決策。此外，“原理使用方法”這部分也讓我很期待，我希望作者能詳細解釋ROS2的核心概念，例如ROS Graph、topic、service、action等，並且能通過實際的例子來演示它們的使用，這樣纔能真正理解ROS2的強大之處，並運用到我的項目中。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書，我真的挺驚喜的。封麵設計就很有質感，黑白配上一點點亮眼的元素，瞬間覺得是那種乾貨滿滿的書。我一直對ROS這個領域很感興趣，但總覺得入門有點門檻，看瞭不少綫上教程，但總感覺零散，不成體係。這本書的標題“現貨 ROS機器人開發實踐 ROS2架構 鬍春旭 原理使用方法 ROS2機器學習算法教程書籍”就給瞭我一個明確的信號，它不僅涵蓋瞭ROS2的核心架構，還提到瞭“實踐”和“算法教程”，這正是我最需要的。我特彆期待書裏關於ROS2的原理講解，希望能夠深入淺齣，把那些抽象的概念講清楚，這樣我纔能更好地理解後續的開發和應用。而且“機器學習算法”這個部分，更是讓我眼前一亮，機器人和AI結閤是未來的大趨勢，如果這本書能在這方麵提供一些實用的指導，那絕對是物超所值瞭。我計劃從原理部分開始，一步一步跟著學，希望能快速上手ROS2的開發，為我的項目打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我最近一直在尋找一本能夠係統性講解ROS2的書，市麵上雖然有不少，但要麼過於基礎，要麼過於偏嚮某個特定領域。當我在書店看到這本書的封麵和標題時，瞬間就被吸引瞭。標題中“ROS2架構”、“原理使用方法”以及“ROS2機器學習算法教程”這些關鍵詞，精準地擊中瞭我的需求點。我非常期待這本書能夠提供一個清晰的ROS2學習路徑，從基礎原理入手，逐步深入到實際應用，最終能夠掌握在ROS2中實現機器學習算法的方法。我更希望作者能夠用通俗易懂的語言，配閤豐富的圖示和代碼示例，將ROS2復雜的概念和機製講解清楚。尤其是在“實踐”方麵，如果能有實際項目的案例分析，那就更好瞭。我希望通過閱讀這本書，能夠解決我在ROS2開發中遇到的各種難題，並能獨立完成一些具有挑戰性的機器人項目。