[套装书]ROS机器人编程：原理与应用+大话机器人（2册）

作者
[美]怀亚特·S. 纽曼（Wyatt S. Newman）高德东
丛书名
机器人学译丛
出版社
机械工业出版社
ISBN
9787190802144
简要
简介
内容简介书籍计算机书籍 ---------------------------ROS机器人编程：原理与应用--------------------------- 本书共分为六部分。第一部分介绍了如何编写ROS节点和ROS工具，也覆盖了消息、类和服务器。第二部分是用ROS进行模拟和可视化，其中包括坐标转换。第三部分讨论了ROS的感知过程。第四部分介绍了ROS中的移动机器人控制和导航。第五部分介绍了ROS机器人臂的相关知识。第六部分涉及系统集成和更高级别的控制，包括基于感知的移动操作。 ---------------------------大话机器人--------------------------- 主要内容包括：机器人的概念、古代机器人和科幻机器人、机器人发展历程、机器人当前应用、未来发展趋势以及与人相关的伦理问题。
目录



---------------------------ROS机器人编程：原理与应用---------------------------


译者序
前言
第一部分　ROS基础 / 1
第1章　概述：ROS工具和节点 / 2
1.1　ROS基础概念 / 2
1.2　编写ROS节点 / 5
1.2.1　创建ROS程序包 / 5
1.2.2　编写一个最小的ROS发布器 / 8
1.2.3　编译ROS节点 / 11
1.2.4　运行ROS节点 / 12
1.2.5　检查运行中的最小发布器节点 / 13
1.2.6　规划节点时间 / 15
1.2.7　编写一个最小ROS订阅器 / 17
1.2.8　编译和运行最小订阅器 / 19
1.2.9　总结最小订阅器和发布器节点 / 21
1.3　更多的ROS工具：catkin_simple、roslaunch、rqt_console和rosbag / 21
1.3.1　用catkin_simple简化CMakeLists.txt / 21
1.3.2　自动启动多个节点 / 23
1.3.3　在ROS控制台观察输出 / 25
1.3.4　使用rosbag记录并回放数据 / 26
1.4　最小仿真器和控制器示例 / 28
1.5　小结 / 32
第2章　消息、类和服务器 / 33
2.1　定义自定义消息 / 33
2.1.1　定义一条自定义消息 / 34
2.1.2　定义一条变长的消息 / 38
2.2　ROS服务介绍 / 43
2.2.1　服务消息 / 43
2.2.2　ROS服务节点 / 45
2.2.3　与ROS服务手动交互 / 47
2.2.4　ROS服务客户端示例 / 48
2.2.5　运行服务和客户端示例 / 50
2.3　在ROS中使用C++类 / 51
2.4　在ROS中创建库模块 / 56
2.5　动作服务器和动作客户端介绍 / 61
2.5.1　创建动作服务器包 / 62
2.5.2　定义自定义动作服务器消息 / 62
2.5.3　设计动作客户端 / 68
2.5.4　运行示例代码 / 71
2.6　参数服务器介绍 / 80
2.7　小结 / 84
第二部分　ROS中的仿真和可视化 / 85
第3章　ROS中的仿真 / 86
3.1　简单的2维机器人仿真器 / 86
3.2　动力学仿真建模 / 93
3.3　统一的机器人描述格式 / 95
3.3.1　运动学模型 / 95
3.3.2　视觉模型 / 98
3.3.3　动力学模型 / 99
3.3.4　碰撞模型 / 102
3.4　Gazebo介绍 / 104
3.5　最小关节控制器 / 112
3.6　使用Gazebo插件进行关节伺服控制 / 118
3.7　构建移动机器人模型 / 124
3.8　仿真移动机器人模型 / 132
3.9　组合机器人模型 / 136
3.10　小结 / 139
第4章　ROS中的坐标变换 / 141
4.1　ROS中的坐标变换简介 / 141
4.2　转换侦听器 / 149
4.3　使用Eigen库 / 156
4.4　转换ROS数据类型 / 161
4.5　小结 / 163
第5章　ROS中的感知与可视化 / 164
5.1　rviz中的标记物和交互式标记物 / 168
5.1.1　rviz中的标记物 / 168
5.1.2　三轴显示示例 / 172
5.1.3　rviz中的交互式标记物 / 176
5.2　在rviz中显示传感器值 / 183
5.2.1　仿真和显示激光雷达 / 183
5.2.2　仿真和显示彩色相机数据 / 189
5.2.3　仿真和显示深度相机数据 / 193
5.2.4　rviz中点的选择 / 198
5.3　小结 / 201
第三部分　ROS中的感知处理 / 203
第6章　在ROS中使用相机 / 204
6.1　相机坐标系下的投影变换 / 204
6.2　内置相机标定 / 206
6.3　标定立体相机内参 / 211
6.4　在ROS中使用OpenCV / 217
6.4.1　OpenCV示例：寻找彩色像素 / 218
6.4.2　OpenCV示例：查找边缘 / 223
6.5　小结 / 224
第7章　深度图像与点云信息 / 225
7.1　从扫描LIDAR中获取深度信息 / 225
7.2　立体相机的深度信息 / 230
7.3　深度相机 / 236
7.4　小结 / 237
第8章　点云数据处理 / 238
8.1　简单的点云显示节点 / 238
8.2　从磁盘加载和显示点云图像 / 244
8.3　将发布的点云图像保存到磁盘 / 246
8.4　用PCL方法解释点云图像 / 248
8.5　物体查找器 / 257
8.6　小结 / 261
第四部分　ROS中的移动机器人 / 263
第9章　移动机器人的运动控制 / 264
9.1　生成期望状态 / 264
9.1.1　从路径到轨迹 / 264
9.1.2　轨迹构建器库 / 268
9.1.3　开环控制 / 273
9.1.4　发布期望状态 / 274
9.2　机器人状态估计 / 282
9.2.1　从Gazebo获得模型状态 / 282
9.2.2　里程计 / 286
9.2.3　混合里程计、GPS和惯性传感器 / 292
9.2.4　混合里程计和LIDAR / 297
9.3　差分驱动转向算法 / 302
9.3.1　机器人运动模型 / 303
9.3.2　线性机器人的线性转向 / 304
9.3.3　非线性机器人的线性转向 / 306
9.3.4　非线性机器人的非线性转向 / 308
9.3.5　仿真非线性转向算法 / 309
9.4　相对于地图坐标系的转向 / 312
9.5　小结 / 317
第10章　移动机器人导航 / 318
10.1　构建地图 / 318
10.2　路径规划 / 323
10.3　move_base客户端示例 / 328
10.4　修改导航栈 / 331
10.5　小结 / 335
第五部分　ROS中的机械臂 / 337
第11章　底层控制 / 338
11.1　单自由度移动关节机器人模型 / 338
11.2　位置控制器示例 / 339
11.3　速度控制器示例 / 342
11.4　力控制器示例 / 344
11.5　机械臂的轨迹消息 / 349
11.6　7自由度臂的轨迹插值动作服务器 / 353
11.7　小结 / 354
第12章　机械臂运动学 / 355
12.1　正向运动学 / 356
12.2　逆向运动学 / 360
12.3　小结 / 365
第13章　手臂运动规划 / 366
13.1　笛卡儿运动规划 / 367
13.2　关节空间规划的动态规划 / 368
13.3　笛卡儿运动动作服务器 / 372
13.4　小结 / 376
第14章　Baxter仿真器进行手臂控制 / 377
14.1　运行Baxter仿真器 / 377
14.2　Baxter关节和主题 / 379
14.3　Baxter夹具 / 382
14.4　头盘控制 / 385
14.5　指挥Baxter关节 / 387
14.6　使用ROS关节轨迹控制器 / 390
14.7　关节空间记录和回放节点 / 391
14.8　Baxter运动学 / 397
14.9　Baxter笛卡儿运动 / 399
14.10　小结 / 404
第15章　object-grabber包 / 405
15.1　object-grabber代码组织 / 405
15.2　对象操作查询服务 / 407
15.3　通用夹具服务 / 410
15.4　object-grabber动作服务器 / 412
15.5　object-grabber动作客户端示例 / 415
15.6　小结 / 425
第六部分　系统集成与高级控制 / 427
第16章　基于感知的操作 / 428
16.1　外部相机标定 / 428
16.2　综合感知和操作 / 431
16.3　小结 / 440
第17章　移动操作 / 441
17.1　移动机械手模型 / 441
17.2　移动操作 / 442
17.3　小结 / 446
第18章　总结 / 447
参考文献 / 449



---------------------------大话机器人---------------------------


前言
第0章　绪论　/ 1
0.1　机器人适应新形势需要　/ 1
0.1.1　工业4.0　/ 2
0.1.2　中国制造2025　/ 3
0.2　机器人教育现状　/ 4
0.2.1　美日机器人教育　/ 5
0.2.2　我国机器人教育　/ 6
0.3　新工科背景下的机器人学科　/ 10
0.3.1　新工科理念　/ 10
0.3.2　机器人学科发展　/ 11
0.4　本书结构　/ 12
第1章　众说纷纭，我才是机器人　/ 13
1.1　“机器人”词汇的源头和内涵　/ 13
1.1.1　Robot一词的来源　/ 14
1.1.2　机器人学的来源　/ 15
1.2　机器人的定义　/ 16
1.2.1　机器人的原始含义　/ 16
1.2.2　机器人的多角度定义　/ 17
1.2.3　机器人相关学术期刊　/ 21
1.3　机器人的分类　/ 22
1.3.1　按照应用场景分类　/ 22
1.3.2　按照移动性能分类　/ 23
1.3.3　按照驱动形式分类　/ 26
1.3.4　按照智能水平分类　/ 28
1.3.5　按照机械结构分类　/ 29
1.3.6　按照控制方式分类　/ 34
1.3.7　按照社交能力分类　/ 35
1.4　机器人组成部件和技术参数　/ 36
1.4.1　机器人组成部件　/ 36
1.4.2　机器人的性能指标和技术参数　/ 40
1.5　本章小结　/ 43
内容总结　/ 43
问题思考　/ 43
第2章　前世来生，我并非机器　/ 44
2.1　从东西方科学技术谈起　/ 44
2.2　中国古代“机器人”记载　/ 46
2.2.1　记载古代“机器人”的古籍　/ 46
2.2.2　战国之前的“机器人”记录　/ 47
2.2.3　秦汉至南北朝时期“机器人”　/ 49
2.2.4　隋唐至宋元时期“机器人”　/ 55
2.2.5　明清时期“机器人”　/ 59
2.2.6　中国古代“机器人”总结　/ 60
2.3　国外古代“机器人”记载　/ 62
2.3.1　古希腊时期机械装置　/ 63
2.3.2　14世纪之前的记录　/ 65
2.3.3　15～18世纪期间的“机器人”　/ 66
2.3.4　机器人“误入歧途”　/ 72
2.4　现代机器人幻想　/ 74
2.4.1　科幻小说中的机器人　/ 75
2.4.2　电影作品中的机器人　/ 76
2.4.3　科幻作品中的技术反思　/ 85
2.5　本章小结　/ 86
内容总结　/ 86
问题思考　/ 87
第3章　机器进化，我的前半生　/ 88
3.1　总体发展历程　/ 88
3.2　第一代机器人时期　/ 90
3.2.1　工业机器人走向应用　/ 91
3.2.2　机器人运动学理论发展　/ 92
3.3　第二代机器人时期　/ 94
3.3.1　早期的感知型机器人　/ 94
3.3.2　信息技术推动工业机器人实用化　/ 98
3.3.3　工业机器人走向成熟（20世纪80年代）　/ 100
3.3.4　服务机器人应用（20世纪90年代）　/ 104
3.4　第三代机器人时期　/ 107
3.4.1　图灵和人工智能　/ 108
3.4.2　早期的智能机器人　/ 109
3.4.3　典型的人工智能系统　/ 112
3.4.4　仿人智能型机器人　/ 114
3.5　智能机器人关键技术　/ 123
3.5.1　多传感器信息融合　/ 123
3.5.2　导航与定位　/ 124
3.5.3　路径规划　/ 125
3.5.4　智能控制　/ 126
3.5.5　人机接口技术　/ 129
3.6　中国机器人的发展历程　/ 131
3.6.1　20世纪70年代萌芽期　/ 132
3.6.2　20世纪80年代开发期　/ 132
3.6.3　20世纪90年代实用化期　/ 134
3.6.4　21世纪高速发展期　/ 135
3.7　本章小结　/ 138
内容总结　/ 138
问题思考　/ 139
第4章　无处不在，我向人回归　/ 140
4.1　全球机器人战略　/ 140
4.1.1　各国机器人战略　/ 141
4.1.2　中国机器人市场　/ 142
4.2　工业机器人　/ 143
4.2.1　全球工业机器人市场　/ 143
4.2.2　搬运机器人　/ 146
4.2.3　焊接机器人　/ 149
4.2.4　装配机器人　/ 153
4.2.5　打磨抛光机器人　/ 160
4.2.6　智能化产线　/ 161
4.3　服务机器人　/ 163
4.3.1　家用服务机器人　/ 163
4.3.2　医疗服务机器人市场　/ 169
4.3.3　外科手术机器人　/ 169
4.3.4　国产医疗机器人　/ 172
4.3.5　康复机器人　/ 175
4.3.6　人工智能诊疗系统　/ 182
4.3.7　公共服务机器人　/ 185
4.4　特种机器人　/ 190
4.4.1　救援机器人　/ 190
4.4.2　军用机器人　/ 194
4.4.3　水下机器人　/ 201
4.4.4　微型机器人　/ 208
4.4.5　无人机及无人驾驶汽车　/ 210
4.5　本章小结　/ 214
内容总结　/ 214
问题思考　/ 215
第5章　机器或人，谁是我的未来　/ 216
5.1　机器人未来发展方向　/ 217
5.1.1　机器人发展图景　/ 217
5.1.2　向机器属性发展　/ 219
5.1.3　向人的属性发展　/ 221
5.2　未来具有前景的机器人技术　/ 222
5.2.1　软体机器人技术　/ 223
5.2.2　液态金属机器人　/ 224
5.2.3　纳米医疗机器人　/ 225
5.2.4　生机电和脑电控制机器人　/ 226
5.2.5　会话式智能交互机器人　/ 228
5.2.6　情感和两性机器人　/ 229
5.3　机器人伦理问题　/ 233
5.3.1　机器人伦理事件　/ 233
5.3.2　机器人伦理学形成　/ 237
5.3.3　机器人伦理学研究焦点　/ 240
5.3.4　机器人技术伦理问题的对策　/ 246
5.4　本章小结　/ 251
内容总结　/ 251
问题思考　/ 252
附录A　机器人与人工智能相关的学术期刊　/ 253
附录B　机器人发展编年事件　/ 258
附录C　工业机器人发展编年事件　/ 259
参考文献　/ 260




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