智能網聯汽車 ROS 實戰入門

曾子銘  

畢業於英國威爾士大學，博士後，深圳市高層次人才，深圳市創業導師，
現為深圳職業技術學院汽車與交通學院教師，研究方向為無人駕駛、人工智能和計算機視覺。
曾主持或參與國家及省市級課題12項，作為作者發表SCI、EI檢索論文20篇，獲發明專利3項、實用新型專利6項。

深圳市元創興科技有限公司  

創立於2006年，是一家從事智能控制、機器人及人工智能教育方案的國家高新技術企業，
致力於智能控制、機器人和人工智能等相關技術的研發，為企業和高校提供設備定制、實驗室建設等全方位服務。

第1章智能網聯汽車ROS認知1
1.1什麼是ROS3
1.2ROS在智能網聯汽車開發中的角色3
1.3ROS的總體目標和特點4
1.3.1ROS設計的總體目標4
1.3.2ROS的特點5
課後練習8

第2章認識ROS工程9
2.1ROS環境搭建與配置9
2.1.1將Linux系統安裝到移動U盤9
2.1.2在Linux系統中安裝ROS18
2.2ROS工程的基本概念20
2.3Catkin工作空間21
2.3.1新建一個工作空間21
2.3.2編譯工作空間21
2.3.3工作空間的結構23
2.4Package功能包24
2.4.1Package的結構24
2.4.2CMakeLists.txt文件25
2.4.3package.xml文件26
2.4.4創建Package功能包26
2.4.5Package相關命令27
課後練習28

第3章編寫一個ROS節點30
3.1節點及節點管理器30
3.2roscpp30
3.3節點編寫過程32
3.3.1初始化節點32
3.3.2關閉節點32
3.3.3NodeHandle常用成員函數32
3.3.4節點編寫33
3.3.5CMakeLists.txt文件的修改34
3.3.6運行生成的節點35
3.3.7rosnode命令36
3.4頭文件引用37
3.4.1引用當前包頭文件37
3.4.2引用同一工作空間內其他軟件包的頭文件39
3.5第三方庫文件引用41
3.6launch文件編寫44
3.6.1﹤launch﹥標籤45
3.6.2﹤node﹥標籤45
3.6.3﹤include﹥標籤48
3.6.4﹤param﹥標籤51
3.6.5﹤arg﹥標籤53
3.6.6﹤group﹥標籤53
課後練習56

第4章ROS通信機制———話題57
4.1話題通信原理57
4.2話題通信示例58
4.3rqt_graph和rqt_plot命令的使用61
4.4rostopic命令的使用62
4.5代碼解析64
4.5.1third_pkg.cpp源碼分析64
4.5.2subscrbe.cpp源碼分析65
4.6理解自定義消息類型66
4.6.1什麼是消息66
4.6.2rosmsg命令66
4.7創建自定義消息類型67
課後練習70

第5章ROS通信機制———服務72
5.1認識服務基本概念72
5.2編寫ROS服務示例73
課後練習76

第6章參數服務器78
6.1roscpp中的rosparam78
6.1.1getParam()78
6.1.2Param()78
6.1.3setParam()79
6.1.4deleteParam()79
6.1.5hasParam()79
6.2通過launch加載參數79
6.3rosparam命令82
6.4動態參數調節83
課後練習88

第7章ROS通信機制———動作89
7.1動作簡介89
7.2動作文件規範90
7.3編寫一個動作示例91
課後練習96

第8章什麼是tf98
8.1tf介紹98
8.2tf示例98
8.2.1示例運行98
8.2.2tf命令工具99
8.2.3tf中的消息101
8.3tf的C 接口102
8.3.1數據類型102
8.3.2數據轉換103
8.3.3tf類107
課後練習109

第9章ROS車型機器人建模110
9.1機器人組成架構110
9.1.1常見執行機構111
9.1.2驅動系統實現112
9.1.3傳感器系統112
9.1.4控制系統實現114
9.2URDF描述語言解釋114
9.3創建URDF模型117
9.3.1創建機器人描述功能包117
9.3.2創建URDF模型118
9.3.3URDF解析121
9.3.4在rviz中顯示機器人模型122
9.4改進URDF模型125
9.4.1使用xacro優化URDF模型125
9.4.2引用xacro文件129
9.4.3顯示優化後的模型129
9.5添加傳感器131
9.5.1添加攝像頭131
9.5.2添加激光雷達132
9.6gazebo仿真134
9.6.1給base_link添加慣性、碰撞及gazebo屬性134
9.6.2在gazebo中顯示機器人模型138
9.6.3gazebo常用插件139
9.7sw2urdf工具156
課後練習157

第10章常見運動學解算159
10.1兩輪差動模型159
10.2三輪全向運動模型161
10.3四輪全驅滑動運動模型163
10.4四輪全向運動模型165
課後練習169
參考文獻171