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| 編輯推薦： |
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本书遵循教指委相关指导文件和高等院校学生学习规律编写而成。践行四新理念，融入思政元素，注重理论与实践相结合。
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| 內容簡介： |
本书首先对ROS2 的安装与系统架构、开发资源与工具、ROS2 编程基础、机器人运动控制、传感器应用进行了介绍，然后在仿真环境中对ROS2中的SLAM 环境建图、自主导航、视觉图像应用、三维视觉应用、机械臂应用进行了详细介绍，最后通过一个完整的仿真实例，实现地图创建、航点设置、物品自动抓取功能。读者只需要拥有一台运行Ubuntu 系统的计算机，具备Linux 的基本知识，了解C++的编程方法，即可完成本书的学习。
书中列举了大量应用实例，所有实例均在ROS2 中调试通过，可以直接运行，且每个应用实例均给出相应的源代码。
本书在编写时力求做到内容通俗易懂、图文并茂；针对工程应用型院校学生的特点，内容讲解在够用的基础上，突出实际应用。
本书可作为普通高等院校机器人、机械电子、智能制造、机械等专业的教材，也可作为广大从事机器人开发的工程技术人员的参考书。
本书配有以下教学资源：课件PPT、程序代码。欢迎选用本书作教材的教师登录www. cmpedu. com 注册后下载，或联系微信13910750469 索取（注明姓名+学校）。
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| 目錄：
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前言
第1章Linux Ubuntu入门基础
1.1Ubuntu简介
1.2安装Ubuntu 22.04
1.2.1准备工作
1.2.2制作Ubuntu系统安装启动U盘
1.2.3关闭BitLocker
1.2.4Windows磁盘空间压缩
1.2.5BIOS设置
1.2.6Ubuntu系统的安装
1.3Ubuntu 22.04使用入门
1.3.1Ubuntu 22.04桌面介绍
1.3.2连接无线网络
1.3.3软件源的更换
1.3.4Ubuntu文件系统
1.3.5终端运行和常用指令
1.3.6管理员权限
1.3.7环境变量和 source 指令
1.3.8时间同步问题
1.3.9修改默认引导系统
1.4本章小结
第2章ROS2安装与系统架构
2.1ROS2简介
2.2ROS2系统架构
2.2.1ROS2文件系统
2.2.2ROS2中的重要组成部分——DDS
2.3ROS2安装与配置
2.4从APT软件源安装应用程序
2.5ROS2的工作空间
2.6从Github下载安装应用程序
2.7Visual Studio Code编辑器
2.7.1安装Visual Studio Code
2.7.2安装中文插件
2.7.3安装CMake插件
2.7.4导入工作空间文件夹
2.8Terminator终端工具
2.9本章小结
第3章ROS2编程基础
3.1节点和软件包
3.1.1创建软件包
3.1.2编写节点
3.1.3运行节点
3.1.4练习题
3.2话题和消息
3.2.1编写话题发布者
3.2.2编写话题订阅者
3.2.3练习题
3.3面向对象的节点实现
3.3.1话题发布者的类封装
3.3.2话题订阅者的类封装
3.3.3练习题
3.4Launch文件
3.4.1XML格式的Launch文件
3.4.2YAML格式的Launch文件
3.4.3Python格式的Launch文件
3.4.4练习题
3.5本章小结
第4章ROS2机器人运动控制
4.1速度控制消息包格式
4.2机器人运动控制的实现
4.2.1编写速度控制程序
4.2.2仿真运行速度控制程序
4.2.3练习题
4.3本章小结
第5章激光雷达在ROS2中的使用
5.1ROS2中的激光雷达数据
5.1.1激光雷达的话题名称
5.1.2激光雷达的消息包格式
5.2在RViz2中查看激光雷达数据
5.2.1RViz2的使用
5.2.2界面配置的保存
5.2.3界面配置的加载
5.3激光雷达数据获取
5.3.1编写激光雷达数据获取程序
5.3.2仿真运行激光雷达数据
获取程序
5.3.3练习题
5.4基于激光雷达的避障实现
5.4.1编写激光雷达避障程序
5.4.2仿真运行激光雷达避障程序
5.4.3练习题
5.5本章小结
第6章IMU在ROS2中的使用
6.1ROS2中的IMU数据
6.1.1IMU的话题名称
6.1.2IMU的消息包格式
6.2IMU数据获取
6.2.1编写IMU数据获取程序
6.2.2仿真运行IMU数据获取程序
6.2.3练习题
6.3基于IMU的航向锁定实现
6.3.1编写航向锁定程序
6.3.2仿真运行航向锁定程序
6.3.3练习题
6.4本章小结
第7章ROS2中的SLAM环境建图
7.1SLAM建图原理
7.2SLAM Toolbox简介
7.3仿真环境实现SLAM建图
7.3.1SLAM Toolbox的启动
7.3.2仿真环境建图
7.3.3地图的保存
7.3.4SLAM Toolbox的参数设置
7.3.5练习题
7.4本章小结
第8章ROS2中的NAV2自主导航
8.1NAV2的组成结构
8.1.1地图服务器
8.1.2路径规划器
8.1.3路径平滑器
8.1.4AMCL
8.1.5运动控制器
8.1.6导航恢复行为
8.1.7速度平滑器
8.1.8行为树管理器
8.1.9练习题
8.2使用NAV2进行自主导航
8.2.1NAV2的安装
8.2.2使用NAV2实现自主导航
8.2.3仿真环境运行自主导航
8.2.4NAV2的参数设置
8.2.5练习题
8.3开源导航插件的使用
8.3.1安装导航插件
8.3.2添加航点
8.3.3启动导航服务
8.3.4构建航点导航程序
8.3.5仿真运行航点导航程序
8.3.6练习题
8.4本章小结
第9章ROS2中的视觉图像应用
9.1视觉图像数据的获取
9.1.1编写图像数据获取程序
9.1.2仿真运行图像数据获取程序
9.1.3练习题
9.2OpenCV颜色特征提取和目标定位
9.2.1编写颜色特征提取和目标定位程序
9.2.2仿真运行颜色特征提取和目标定位程序
9.2.3练习题
9.3基于视觉图像的目标追踪实现
9.3.1编写目标追踪程序
9.3.2仿真运行目标追踪程序
9.3.3练习题
9.4基于视觉图像的人脸检测实现
9.4.1编写人脸检测程序
9.4.2仿真运行人脸检测程序
9.4.3练习题
9.5本章小结
第10章ROS2的三维视觉应用
10.1RGB-D相机的三维点云数据获取
10.1.1编写点云数据获取程序
10.1.2仿真运行点云数据获取程序
10.1.3练习题
10.2使用PCL进行物品检测
10.2.1编写物品检测程序
10.2.2仿真运行物品检测程序
10.2.3练习题
10.3本章小结
第11章ROS2的机械臂应用
11.1ROS2中的机械臂消息包格式
11.2机械臂控制
11.2.1编写机械臂控制程序
11.2.2仿真运行点云数据获取程序
11.2.3练习题
11.3使用机械臂进行物品抓取
11.3.1编写物品抓取程序
11.3.2仿真运行物品抓取程序
11.3.3练习题
11.4本章小结
第12章基于ROS2的综合应用
12.1方案设计
12.1.1建图导航方案设计
12.1.2物品抓取方案设计
12.1.3主体任务方案设计
12.2采集环境数据
12.2.1SLAM环境建图
12.2.2设置航点坐标
12.3编写程序代码
12.3.1Launch文件的编写
12.3.2服务机器人程序实现
12.4仿真运行服务机器人程序
12.5本章小结
参考文献
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| 內容試閱：
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ROS作为一种开源软件，在众多机器人中得到广泛应用，但由于最初设计时的局限性，ROS的缺陷也开始显露出来。为了弥补这些缺陷，使其能够适用于所有机器人的操作系统，ROS2在2017年底正式发布。历经多年迭代，在2022年5月底，ROS2第一个长期支持版本——ROS2 Humble诞生。ROS2采用了更加现代化的软件架构，提供了更好的实时性能和安全性。目前ROS2已经成熟，机器人行业也进入了一个全新的ROS2时代。
ROS2提供了许多功能和工具，包括通信机制、分布式系统、参数服务器、组件库和仿真环境等，可以帮助开发人员更快速、更高效地开发机器人应用程序。此外，ROS2还广泛应用于机器人导航、机器人控制、机器人视觉和机器人教育等领域。
本书主要面向应用型本科院校，由浅入深、循序渐进地介绍了ROS2的功能和操作步骤。本书内容涉及Ubuntu 22.04的安装与使用、ROS2安装与系统架构、ROS2编程基础、ROS2机器人运动控制、激光雷达及IMU在ROS2中的使用、SLAM环境建图、自主导航、视觉图像应用、三维视觉应用、机械臂应用以及对前面所有知识点的综合应用。每一环节引用大量仿真应用实例，并给出源代码，便于读者学习。书中使用大量图片，让抽象的内容立体化、形象化，非常便于读者阅读和按步骤对照学习ROS2机器人操作系统。读者只需要拥有一台运行Ubuntu系统的计算机，具备Linux的基本知识，了解C++的编程方法，即可完成本书的学习。
在本书的编写过程中，编者参阅了大量的相关教材和专著，也在网上查找了很多资料，在此向相关作者表示感谢！同时，杨蕊东、王伟豪两位硕士生积极参与了本书的核对工作，他们的严谨和专注确保了本书内容的准确性和完整性，特此表示感谢！
由于编者水平有限，书中不足、疏漏之处在所难免，恳请广大读者批评、指正。
编者
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