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| 內容簡介： |
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本书循序渐进地介绍了机器人的发展、核心功能，并通过一个服务机器人的例子介绍了机器人的完整开发过程。通过本书，读者可以在了解机器人工作原理的基础上，快速开发与实现一个有完整的功能的机器人。本书适合作为高校机器人、人工智能及相关专业作为教材，也可供对机器人开发感兴趣的读者阅读。
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前言部分 基础知识第1章 机器人概述 21.1 机器人的定义和分类 21.1.1 机器人的定义 21.1.2 服务机器人的分类 31.2 现代机器人的发展历程 31.2.1 现代机器人研究初期 31.2.2 20世纪70年代 41.2.3 20世纪80年代 51.2.4 20世纪90年代 71.2.5 21世纪 91.3 机器人的组成 151.3.1 机器人的执行机构 151.3.2 驱动装置 161.3.3 传感装置 161.3.4 控制系统 161.3.5 智能系统 161.3.6 智能人机接口系统 171.4 机器人的关键技术 171.4.1 自主移动技术 171.4.2 感知技术 181.4.3 智能决策和控制技术 181.4.4 通信技术 181.5 机器人的发展趋势 181.5.1 人机交互层次化、人性化 181.5.2 与环境的交互智能化 191.5.3 资源利用网络化 191.5.4 设计与生产标准化、模块化、体系化 19习题 19参考文献 19第2章 ROS入门 222.1 ROS简介 222.1.1 为什么使用ROS 222.1.2 什么是ROS 232.1.3 ROS与计算机操作系统的区别 232.1.4 ROS的主要特点 242.2 ROS的安装与卸载 252.2.1 ROS的版本 252.2.2 安装、配置ROS Indigo 252.2.3 安装、配置ROS Melodic 282.2.4 卸载ROS 292.3 进一步学习的资源 29习题 30参考文献 30第3章 ROS框架和使用基础 313.1 ROS框架 313.1.1 文件系统级 313.1.2 计算图级 323.1.3 社区级 333.2 ROS使用基础 343.2.1 catkin概述 343.2.2 工作空间及其创建方法 343.2.3 创建ROS工程包 373.2.4 编译ROS工程包 373.2.5 创建ROS节点 373.2.6 编译运行ROS节点 383.2.7 roslaunch的使用 393.2.8 创建ROS消息和服务 413.2.9 编写简单的消息发布器和订阅器（C++语言实现） 443.2.10 编写简单的消息发布器和订阅器（Python语言实现） 473.2.11 测试消息发布器和订阅器 483.2.12 编写简单的Server和Client（C++语言实现） 493.2.13 编写简单的Server和Client（Python语言实现） 513.2.14 测试简单的Server和Client 53习题 54参考文献 54第4章 ROS的调试 554.1 ROS调试的常用命令 554.2 ROS调试的常用工具 564.2.1 使用rqt_console在运行时修改调试级别 574.2.2 使用roswtf检测配置中的潜在问题 594.2.3 使用rqt_graph显示节点状态图 594.2.4 使用rqt_plot绘制标量数据图 604.2.5 使用image_view显示二维图像 614.2.6 使用rqt_rviz（rviz）实现3D数据可视化 634.2.7 使用rosbag和rqt_bag记录与回放数据 644.2.8 rqt插件与rx应用 654.3 ROS基本命令总结 664.3.1 创建 ROS 工作空间 664.3.2 Package的相关操作 664.3.3 节点的相关操作 674.3.4 话题的相关操作 674.3.5 服务的相关操作 684.3.6 rosparam的相关操作 694.3.7 bag的相关操作 694.3.8 rosmsg的相关操作 704.3.9 rossrv的相关操作 704.3.10 ROS的其他命令 71习题 71第二部分 机器人核心功能的实现第5章 机器人的安装与初步使用 755.1 Turtlebot机器人简介 755.2 Turtlebot机器人硬件的组成与配置 765.3 Turtlebot机器人软件的安装与测试 775.3.1 从源码安装 775.3.2 deb安装方式 785.3.3 按照Kobuki基座进行配置 795.4 启动Turtlebot 805.5 通过键盘手动控制Turtlebot 815.6 通过脚本控制Turtlebot 815.7 监控Kobuki的电池状态 825.8 Turtlebot机器人的扩展 83习题 85参考文献 85第6章 机器人视觉功能的实现 866.1 视觉传感器 866.1.1 Kinect视觉传感器 866.1.2 Primesense视觉传感器 876.2 驱动程序的安装与测试 886.3 同时运行两台Kinect 896.4 同时运行Kinect与Primesense 926.5 在ROS中使用OpenCV处理RGB图像 926.5.1 在ROS中安装OpenCV 926.5.2 在ROS代码中使用OpenCV 936.5.3 理解ROS-OpenCV 转换架构 936.5.4 ROS节点示例 966.6 点云库及其使用 996.6.1 点云及点云库简介 996.6.2 PCL的数据类型 996.6.3 发布和订阅点云消息 1016.6.4 如何在ROS中使用PCL教程 1026.6.5 PCL的一个简单应用——检测门的开关状态 108习题 109参考文献 109第7章 机器人视觉功能的实现进阶 1107.1 机器人跟随功能的实现 1107.1.1 理论基础 1107.1.2 跟随功能的运行测试 1117.2 机器人挥手识别功能的实现 1147.2.1
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自从20世纪中期开展现代机器人的研究以来，机器人技术发展迅速。现在，机器人已经融入我们的工作和日常生活中。随着计算机、互联网、人工智能技术的发展，机器人的种类日益增多，功能不断增强，使用体验不断改善。与此同时，机器人的研发也不断取得新的进展。特别是，机器人操作系统（ROS）对智能机器人产业的发展具有非常重要的战略意义。机器人操作系统可以为机器人开发提供一个统一的平台，让更多的用户在此平台上方便地研究和验证机器人算法、开发机器人应用等，极大地促进了机器人技术的发展。2010年，Willow Garage公司发布了开源机器人操作系统ROS（Robot Operating System）。与其说ROS是一个操作系统，不如说它是一种分布式、模块化的开源软件框架。由于具有点对点设计、不依赖编程语言、开源等优点，ROS成为机器人研究领域新的学习和使用热点。作者所在的南开大学人工智能学院智能感知与人机交互实验室致力于智能机器人的研究工作，本书是基于我们长期使用ROS开发机器人的经验编写而成的，希望给有兴趣学习智能机器人技术的高校学生和从事智能机器人开发工作的技术人员提供一本有用的参考书。本书分为三个部分：部分主要介绍机器人的基础知识，包括机器人的定义、发展历史、关键技术、ROS的框架和使用等内容；第二部分从机器人软硬件组成、视觉功能实现、自主导航功能实现、语音交互功能实现、抓取功能实现等方面介绍如何开发一个功能相对完整的机器人；第三部分结合不同的应用场景给出综合案例，展示如何开发具有不同功能的机器人。本书中的案例以作者团队参加RoboCup机器人世界公开赛并夺冠的机器人程序为蓝本，初学者跟随本书的讲解，并结合本书配套的实践资源（可登录华章网站www.hzbook.com下载）进行练习，既可以掌握机器人开发涉及的软件框架的先进理念，又能循序渐进地开发出具有完整功能的智能机器人。由于作者水平有限，书中难免存在不足之处，恳请广大读者和同行批评指正。
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