機器人操作系統ROS原理與應用 机器人操作系统ROS原理与应用

周興社，從事計算機專業教學30餘年，主講計算機操作系統、嵌入式計算系統、分佈式計算系統等課程；早期主編過《計算機操作系統》教材，不少大學採用；擔任計算機學院院長15年之久，兼任軟件與微電子學院院長10年，曾任教育部計算機教學指導委員會委員、對計算機類高等教育有較深刻的認識和一定的研究；主持的“國際化工程型軟件人才培養”獲得國家教學成果二等獎；主持的“嵌入式系統創新人才培養模式”獲得省教學成果一等獎；作為負責人之一的計算機操作系統課程為精品課程；教學團隊為省級教學團隊。 

前言

第1章智能機器人及其發展概述
1.1智能機器人概念及其特點
1.1.1智能機器人概念
1.1.2智能機器人的發展
1.1.3智能機器人的特點
1.2智能機器人的組成
1.2.1智能機器人的硬件組成
1.2.2智能機器人的軟件系統
1.3智能機器人的分類
1.3.1服務智能機器人
1.3.2工業智能機器人

第2章ROS體系架構
2.1ROS框架
2.1.1ROS簡介
2.1.2ROS整體架構分析
2.1.3名稱系統
2.2 ROS2.0框架
2.2.1ROS2.0簡介
2.2.2ROS與ROS2.0之間的主要區別
2.3本章小結

第3章ROS通信機制
3.1ROS通信機制概述
3.1.1ROS通信機制概念
3.1.2ROS通信機制的基本要素
3.1.3ROS通信機制的分類
3.2基於主題的異步數據流通信
3.2.1簡介
3.2.2異步數據流的實現基礎
3.2.3異步數據流的實現過程
3.2.4回調函數處理
3.3基於服務的同步RPC通信
3.3.1簡介
3.3.2同步RPC通信的實現過程
3.4基於參數服務器的數據傳遞
3.4.1簡介
3.4.2具體實現過程
3.5本章小結

第4章ROS坐標變換體系及其實現
4.1機器人運動學基本原理
4.1 .1空間坐標系的描述和轉換
4.1.2機器人的正運動學
4.2ROStf 
4.3tf原理分析
4.3.1相關數據結構
4.3.2tf關鍵模塊的實現
4.4特定機器人的ROStf應用實例
4.4.1tf外部接口
4.4. 2ROStf在UR5上的應用
4.5本章小結

第5章ROS任務調度與有限
狀態機實現
5.1ROS任務調度接口設計
5.1.1action的設計與編譯
5.1.2基於主題的ActionClient與ActionServer的交互設計
5.1.3ActionClient與ActionServer的交互過程
5.1.4action狀態變換
5.1.5actionlib的任務調度策略
5.1.6actionlib接口的具體實現
5.2ROS有限狀態機的SMACH 
5.2.1有限狀態機的基本原理
5.2.2SMACH概述
5.2.3SMACH狀態描述
5.2.4SMACH容器設計與實現
5.2.5SMACH主要處理構件分析
5.2.6狀態機的具體實現
5.3本章小結

第6章ROS運動規劃及其實現
6.1智能機器人運動控制概述
6.2ROSMoveIt包介紹
6.2.1用戶接口
6.2 .2ROSMoveIt參數配置
6.2.3ROSMoveIt機器人接口
6.2.4ROSMoveIt運動規劃實現
6.3運動規劃庫
6.3.1運動規劃庫概述
6.3.2MoveIt運動規劃編程用例
6.3.3規劃接口定義
6.3.4OMPL接口分析
6.4RRT算法
6.4.1基本RRT算法描述
6.4.2RRT算法的性能分析
6.4.3RRT算法的幾種優化
6.4.4CRRT算法
6.5本章小結

第7章基於ROS的智能機器人系統開發方法
7.1ROS實時化
7.1.1混合實時ROS體系結構RGMP —ROS 
7.1.2案例分析
7.1.3結合OROCOS的實時性實現
7.2遺產代碼的ROS集成
7.2.1ROSlink簡介
7.2.2ROSlink實現概述
7.2.3ROSlink設計原理
7.3機器人任務級編程
7.3.1簡介
7.3.2功能可見性模板示例
7.3.3實現架構
7.3.4Rviz用戶界面
7.4本章小結

第8章基於ROS的服務智能機器人設計
8.1服務智能機器人的基本情況
8.1.1服務智能機器人的現狀及分類
8.1.2服務智能機器人的關鍵技術
8.2ROS導航功能包集介紹
8.2.1概述
8.2.2實現過程
8.3基於ROS的服務智能機器人設計案例
8.3.1先鋒3DX機器人——利用ROS實現建圖、定位和自主導航
8.3.2基於ROS的足球機器人設計（以NAO機器人為例）
8.3.3基於ROS的多機器人協作AAL體系架構
8.3.4基於ROS的助老服務機器人設計
8.4本章小結

第9章基於ROS的工業智能機器人設計
9.1工業智能機器人及其軟件開發挑戰
9.1.1工業智能機器人
9.1.2工業智能機器人軟件開發挑戰
9.2ROS—Industrial 
9.2.1ROS—Industrial簡介
9.2.2ROS—Industrial項目
9.3基於ROS—Industrial的工業智能機器人開發實例
9.3.1基於ROS—Industrial的智能噴塗機器人 計
9.3.2工業機械臂Descartes運動規劃
9.3.3特定工業機器人MotoPlus—ROS增量運動實現
9.4本章小結

第10章智能機器人軟件平台及其未來發展
10.1其他智能機器人軟件平台
10.1.1微軟機器人軟件平台
10.1 .2ABB智能機器人軟件平台
10.1.3服務機器人軟件體系框架SAFSR 
10.2智能機器人軟件未來的發展方向
10.2.1多傳感器信息融合
10.2.2人機協作
10.2.3人工智能深化應用
10.2.4多機器人協作
10.3雲機器人軟件平台
10.3.1雲機器人發展背景
10.3.2雲機器人系統結構與計算模型
10.3.3Rapyuta機器人云平台
10.3.4雲機器人面臨的挑戰
參考文獻