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| 內容簡介： |
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本书主要分析ROS的核心功能实现原理，探讨基于ROS的智能机器人软件系统优化开发方法与实现技术。本书主要分为四部分：智能机器人发展现状和ROS基本框架;ROS核心功能包集实现原理及源码分析;基于ROS的服务、工业智能机器人开发;ROS优化及智能机器人软件展望。
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| 關於作者： |
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周兴社，从事计算机专业教学30余年，主讲计算机操作系统、嵌入式计算系统、分布式计算系统等课程；早期主编过《计算机操作系统》教材，不少大学采用；担任计算机学院院长15年之久，兼任软件与微电子学院院长10年，曾任教育部计算机教学指导委员会委员、对计算机类高等教育有较深刻的认识和一定的研究；主持的国际化工程型软件人才培养获得国家教学成果二等奖；主持的嵌入式系统创新人才培养模式获得省教学成果一等奖；作为负责人之一的计算机操作系统课程为精品课程；教学团队为省级教学团队。
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| 目錄：
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目 录
前言
第1章智能机器人及其发展概述1
1.1智能机器人概念及其特点1
1.1.1智能机器人概念1
1.1.2智能机器人的发展2
1.1.3智能机器人的特点3
1.2智能机器人的组成3
1.2.1智能机器人的硬件组成3
1.2.2智能机器人的软件系统7
1.3智能机器人的分类10
1.3.1服务智能机器人11
1.3.2工业智能机器人14
第2章ROS体系架构18
2.1ROS框架18
2.1.1ROS简介18
2.1.2ROS整体架构分析20
2.1.3名称系统27
2.2ROS 2.0框架28
2.2.1ROS 2.0简介28
2.2.2ROS与ROS 2.0之间的主要区别29
2.3本章小结31
第3章ROS通信机制32
3.1ROS通信机制概述32
3.1.1ROS通信机制概念32
3.1.2ROS通信机制的基本要素32
3.1.3ROS通信机制的分类33
3.2基于主题的异步数据流通信33
3.2.1简介33
3.2.2异步数据流的实现基础34
3.2.3异步数据流的实现过程42
3.2.4回调函数处理47
3.3基于服务的同步RPC通信50
3.3.1简介50
3.3.2同步RPC通信的实现过程51
3.4基于参数服务器的数据传递55
3.4.1简介55
3.4.2具体实现过程57
3.5本章小结58
第4章ROS坐标变换体系及其实现60
4.1机器人运动学基本原理60
4.1.1空间坐标系的描述和转换60
4.1.2机器人的正运动学65
4.2ROS tf69
4.3tf原理分析70
4.3.1相关数据结构70
4.3.2tf关键模块的实现80
4.4特定机器人的ROS tf应用实例85
4.4.1tf外部接口85
4.4.2ROS tf在UR5上的应用85
4.5本章小结87
第5章ROS任务调度与有限状态机实现88
5.1ROS 任务调度接口设计88
5.1.1action的设计与编译88
5.1.2基于主题的ActionClient与ActionServer的交互设计89
5.1.3ActionClient与ActionServer的交互过程90
5.1.4action状态变换91
5.1.5actionlib的任务调度策略93
5.1.6actionlib接口的具体实现95
5.2ROS有限状态机的SMACH98
5.2.1有限状态机的基本原理98
5.2.2SMACH概述100
5.2.3SMACH状态描述102
5.2.4SMACH容器设计与实现107
5.2.5SMACH主要处理构件分析111
5.2.6状态机的具体实现113
5.3本章小结115
第6章ROS运动规划及其实现116
6.1智能机器人运动控制概述116
6.2ROS MoveIt包介绍117
6.2.1用户接口117
6.2.2ROS MoveIt参数配置118
6.2.3ROS MoveIt机器人接口119
6.2.4ROS MoveIt运动规划实现120
6.3运动规划库121
6.3.1运动规划库概述121
6.3.2MoveIt运动规划
编程用例122
6.3.3规划接口定义123
6.3.4OMPL接口分析124
6.4RRT算法125
6.4.1基本RRT算法描述125
6.4.2RRT算法的性能分析127
6.4.3RRT算法的几种优化128
6.4.4CRRT算法129
6.5本章小结130
第7章基于ROS的智能机器人系统开发方法131
7.1ROS实时化131
7.1.1混合实时ROS体系结构RGMP-ROS131
7.1.2案例分析133
7.1.3结合OROCOS的实时性实现135
7.2遗产代码的ROS集成136
7.2.1ROSlink简介136
7.2.2ROSlink实现概述137
7.2.3ROSlink设计原理138
7.3机器人任务级编程141
7.3.1简介142
7.3.2功能可见性模板示例142
7.3.3实现架构143
7.3.4Rviz用户界面144
7.4本章小结146
第8章基于ROS的服务智能机器人设计147
8.1服务智能机器人的基本情况147
8.1.1服务智能机器人的现状及分类147
8.1.2服务智能机器人的关键技术148
8.2ROS导航功能包集介绍149
8.2.1概述149
8.2.2实现过程151
8.3基于ROS的服务智能机器人设计案例153
8.3.1先锋3DX机器人利用ROS实现建图、定位和自主导航153
8.3.2基于ROS的足球机器人设计（以NAO机器人为例）157
8.3.3基于ROS的多机器人协作AAL体系架构159
8.3.4基于ROS的助老服务机器人设计162
8.4本章小结167
第9章基于ROS的工业智能机器人设计168
9.1工业智能机器人及其软件开发挑战168
9.1.1工业智能机器人168
9.1.2工业智能机器人软件开发挑战168
9.2ROS-Industrial169
9.2.1ROS-Industrial简介169
9.2.2ROS-Industrial项目169
9.3基于ROS-Industrial的工业智能机器人开发实例177
9.3.1基于ROS-Industrial的智能喷涂机器人设计177
9.3.2工业机械臂Descartes运动规划179
9.3.3特定工业机器人MotoPlus-ROS增量运动实现181
9.4本章小结188
第10章智能机器人软件平台及其未来发展189
10.1其他智能机器人软件平台189
10.1.1微软机器人软件平台189
10.1.2ABB智能机器人软件平台190
10.1.3服务机器人软件体系框架SAFSR193
10.2智能机器人软件未来的发展方向194
10.2.1多传感器信息融合194
10.2.2人机协作195
10.2.3人工智能深化应用196
10.2.4多机器人协作197
10.3云机器人软件平台198
10.3.1云机器人发展背景198
10.3.2云机器人系统结构与计算模型199
10.3.3Rapyuta机器人云平台202
10.3.4云机器人面临的挑战206
参考文献207
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| 內容試閱：
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前 言近年来，随着机电一体化、嵌入式系统及人工智能等科学技术的快速发展，智能机器人的研究与应用在全球范围内方兴未艾。在世界主要科技强国近年陆续出台的科技与产业发展规划中，工业、农业、服务、特种等各类智能机器人均作为核心技术受到了前所未有的重视，智能机器人应用已经成为衡量一个国家工业化和信息化发展水平的重要标志。
智能机器人具备的自主感知、运动规划、动作控制和协同活动等能力不仅取决于智能机器人所配置的硬件平台，也与其软件系统功能和性能密切相关。机器人操作系统是各类智能机器人的基础性运行与开发软件平台，其在屏蔽智能机器人异构硬件资源的基础上，支撑实现了智能机器人运行控制与管理，以及应用软件的开发，是构成各类智能机器人控制和任务软件系统的重要组成部分。
作为开放源码的机器人运行支撑软件和开发工具集，机器人操作系统ROS（Robot Operating System）不仅具有智能机器人的环境感知、运动控制、操作管理及多机协同等运行支撑功能，而且可以支持智能机器人应用软件和系统的功能验证、环境仿真及可视演示等高效开发活动。由于ROS具有分布式架构、多语言支持、易于扩展、持续发展等特点，其已成为各类智能机器人运行与开发的主流通用软件平台。本书主要分析ROS的核心功能实现原理，探讨基于ROS的智能机器人软件系统优化开发方法与实现技术，旨在为相关专业的本科生和研究生学习提供原理性教材，并为从事智能机器人技术研发、系统集成及领域应用的技术人员提供专业化的技术参考。
本书共分为10章，由周兴社统编和审核；杨刚负责第1和第10章的编写以及部分章节的完善；王岚参编了第2、3、7章，并整理了各章的图表；曾闹闹参编了第4、8章；张森参编了第5、9章；刘添福参编了第6章和第10章的部分内容；袁艺文参编了第5章的部分内容；闫小成参编了第6章的部分内容。在此，主编对各位参编者的贡献表示感谢，并感谢机械工业出版社编辑的辛勤工作。
我国在《经济和社会发展第十三个五年规划纲要》中将智能机器人定位为战略性新兴产业，并提出大力发展工业机器人、服务机器人、手术机器人和军用机器人，推动人工智能技术应用；国家创新驱动战略将智能制造与机器人列为国家重大专项；《中国制造2025》将智能机器人列为核心技术。相信在未来十年，乃至更长的时间内，我国智能机器人技术与产业必将获得快速发展，智能机器人领域应用将会出现百花齐放的局面，从而促进工业进步，满足特种需求，服务人民生活。本书若能为此尽些绵薄之力，我们将会倍感欣慰。
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