机器人操作系统ROS原理与应用

周兴社

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前言
第1章智能机器人及其发展概述
1.1 智能机器人概念及其特点
1.1.1 智能机器人概念
1.1.2 智能机器人的发展
1.1.3 智能机器人的特点
1.2 智能机器人的组成
1.2.1 智能机器人的硬件组成
1.2.2 智能机器人的软件系统
1.3 智能机器人的分类
1.3.1 服务智能机器人
1.3.2 工业智能机器人
第2章 ROS体系架构
2.1 ROS框架
2.1.1 ROS简介
2.1.2 ROS整体架构分析
2.1.3 名称系统
2.2 ROS2.0框架
2.2.1 ROS2.0简介
2.2.2 ROS与ROS2.0之间的主要区别
2.3 本章小结
第3章 ROS通信机制
3.1 ROS通信机制概述
3.1.1 ROS通信机制概念
3.1.2 ROS通信机制的基本要素
3.1.3 ROS通信机制的分类
3.2 基于主题的异步数据流通信
3.2.1 简介
3.2.2 异步数据流的实现基础
3.2.3 异步数据流的实现过程
3.2.4 回调函数处理
3.3 基于服务的同步RPC通信
3.3.1 简介
3.3.2 同步RPC通信的实现过程
3.4 基于参数服务器的数据传递
3.4.1 简介
3.4.2 具体实现过程
3.5 本章小结
第4章 ROS坐标变换体系及其实现
4.1 机器人运动学基本原理
4.1.1 空间坐标系的描述和转换
4.1.2 机器人的正运动学
4.2 ROS tf
4.3 tf原理分析
4.3.1 相关数据结构
4.3.2 tf关键模块的实现
4.4 特定机器人的ROS tf应用实例
4.4.1 tf外部接口
4.4.2 ROS tf在UR5上的应用
4.5 本章小结
第5章 ROS任务调度与有限状态机实现
5.1 ROS任务调度接口设计
5.1.1 action的设计与编译
5.1.2 基于主题的ActionClient与ActionServer的交互设计
5.1.3 ActionClient与ActionServer的交互过程
5.1.4 action状态变换
5.1.5 actionlib的任务调度策略
5.1.6 actionlib接口的具体实现
5.2 ROS有限状态机的SMACH
5.2.1 有限状态机的基本原理
5.2.2 SMACH概述
5.2.3 SMACH状态描述
5.2.4 SMACH容器设计与实现
5.2.5 SMACH主要处理构件分析
5.2.6 状态机的具体实现
5.3 本章小结
第6章 ROS运动规划及其实现
6.1 智能机器人运动控制概述
6.2 ROS MoveIt包介绍
6.2.1 用户接口
6.2.2 ROS MoveIt参数配置
6.2.3 ROS MoveIt机器人接口
6.2.4 ROS MoveIt运动规划实现
6.3 运动规划库
6.3.1 运动规划库概述
6.3.2 MoveIt运动规划编程用例
6.3.3 规划接口定义
6.3.4 OMPL接口分析
6.4 RRT算法
6.4.1 基本RRT算法描述
6.4.2 RRT算法的性能分析
6.4.3 RRT算法的几种优化
6.4.4 CRRT算法
6.5 本章小结
第7章基于ROS的智能机器人系统开发方法
7.1 ROS实时化
7.1.1 混合实时ROS体系结构RGMP-ROS
7.1.2 案例分析
7.1.3 结合OROCOS的实时性实现
7.2 遗产代码的ROS集成
7.2.1 ROSlink简介
7.2.2 ROSlink实现概述
7.2.3 ROSlink设计原理
7.3 机器人任务级编程
7.3.1 简介
7.3.2 功能可见性模板示例
7.3.3 实现架构
7.3.4 Rviz用户界面
7.4 本章小结
第8章基于ROS的服务智能机器人设计
8.1 服务智能机器人的基本情况
8.1.1 服务智能机器人的现状及分类
8.1.2 服务智能机器人的关键技术
8.2 ROS导航功能包集介绍
8.2.1 概述
8.2.2 实现过程
8.3 基于ROS的服务智能机器人设计案例
8.3.1 先锋3DX机器人——利用ROS实现建图、定位和自主导航
8.3.2 基于ROS的足球机器人设计（以NAO机器人为例）
8.3.3 基于ROS的多机器人协作AAL体系架构
8.3.4 基于ROS的助老服务机器人设计
8.4 本章小结
第9章基于ROS的工业智能机器人设计
9.1 工业智能机器人及其软件开发挑战
9.1.1 工业智能机器人
9.1.2 工业智能机器人软件开发挑战
9.2 ROS-Industrial
9.2.1 ROS-Industrial简介
9.2.2 ROS-Industrial项目
9.3 基于ROS-Industrial的工业智能机器人开发实例
9.3.1 基于ROS-Industrial的智能喷涂机器人设计
9.3.2 工业机械臂Descartes运动规划
9.3.3 特定工业机器人MotoPlus-ROS增量运动实现
9.4 本章小结
第10章智能机器人软件平台及其未来发展
10.1 其他智能机器人软件平台
10.1.1 微软机器人软件平台
10.1.2 ABB智能机器人软件平台
10.1.3 服务机器人软件体系框架SAFSR
10.2 智能机器人软件未来的发展方向
10.2.1 多传感器信息融合
10.2.2 人机协作
10.2.3 人工智能深化应用
10.2.4 多机器人协作
10.3 云机器人软件平台
10.3.1 云机器人发展背景
10.3.2 云机器人系统结构与计算模型
10.3.3 Rapyuta机器人云平台
10.3.4 云机器人面临的挑战
参考文献

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