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1本卷范围1

2安装ROS-BY-EXAMPLE代码3

3使用ROS执行任务6

3.1一个虚拟电池模拟器7

3.2运行案例所需的一套常规设定8

3.3 ROS动作的简短回顾9

3.4一个巡逻机器人的案例10

3.5使用标准脚本实现的巡逻机器人11

3.6脚本方法存在的问题14

3.7 SMACH还是行为树？14

3.8 SMACH：将任务作为状态机15

3.8.1 SMACH回顾16

3.8.2使用SMACH巡逻一个正方形区域17

3.8.3在ArbotiX模拟器中测试SMACH导航21

3.8.4从SimpleActionState中获取结果23

3.8.5 SMACH迭代器24

3.8.6在每个转移上执行命令27

3.8.7与ROS主题和服务进行交互28

3.8.8回调函数与自省33

3.8.9并发任务：将电池检查加入巡逻程序中34

3.8.10对进行电池检查的巡逻机器人的注解41

3.8.11在状态与状态机之间传递用户数据42

3.8.12子任务与分层状态机46

3.8.13为房屋清洁机器人添加电池检查52

3.8.14状态机的缺点52

3.9行为树53

3.9.1行为树与分层状态机的对比53

3.9.2行为树的关键属性54

3.9.3建立一棵行为树55

3.9.4选择器与序列器56

3.9.5使用修饰器（元行为）对行为进行自定义58

3.10为ROS和行为树编程59

3.10.1安装pi_trees程序库59

3.10.2 pi_ trees程序库的基本部件59

3.10.3 ROS专用行为树类67

3.10.4一个使用行为树的Patrol Bot例子73

3.10.5一个使用行为树的居家清洁机器人82

3.10.6并行任务88

3.10.7添加和移除任务90

4为你的机器人创建一个URDF模型92

4.1从底座和轮子开始92

4.1.1 robot_state_publisher和joint_state_publisher节点94

4.1.2底座的URDF／Xacro文件95

4.1.3替代／base_ footprint坐标系的方法100

4.1.4把底座加到机器人模型中101

4.1.5查看机器人的变换树（tf树）102

4.1.6使用网格模型创建底座103

4.2简化你的网格模型108

4.3添加一个躯干108

4.3.1为躯干建模109

4.3.2把躯干附着到底座上110

4.3.3使用网格模型为躯干建模112

4.3.4把网格躯干附着到网格底座上113

4.4测量、计算和调整115

4.5添加一个相机115

4.5.1相机的位置116

4.5.2为相机建模116

4.5.3在躯干和底座上添加相机120

4.5.4查看有躯干和相机情况下的变换树122

4.5.5使用网格模型为相机建模123

4.5.6使用Asus Xtion Pro替换Kinect124

4.6添加一个激光扫描仪（或其他传感器）124

4.6.1为激光扫描仪建模125

4.6.2添加一个激光扫描仪（或其他传感器）到一个网格底座126

4.6.3配置激光节点的启动文件127

4.7添加一个可摇移和倾斜的头部128

4.7.1用Asus Xtion Pro取代Kinect130

4.7.2为摇移和倾斜头建模130

4.7.3理解旋转轴133

4.7.4使用网格模型的Pi机器人云台头134

4.7.5在Pi机器人上使用Asus Xtion Pro网格取代Kinect135

4.8添加一条或两条机械臂136

4.8.1机械臂的放置136

4.8.2机械臂的建模136

4.8.3为计划增加一个夹持器坐标系139

4.8.4增加第二条机械臂140

4.8.5使用机械臂电机和支架的网格142

4.9为Box机器人增加一个可伸缩躯干144

4.10为Pi机器人增加一个可伸缩躯干144

4.11一个桌面上的单臂Pi机器人145

4.12用ArbotiX仿真器来测试你的模型146

4.12.1虚拟Box机器人147

4.12.2一个虚拟的Pi机器人149

4.13创建你的机器人的描述程序包149

4.13.1从rbx2 description程序包中复制文件150

4.13.2创建一个测试启动文件150

5控制伺服电机：再一次152

5.1安装ArbotiX程序包152

5.2启动ArbotiX节点152

5.3 ArbotiX配置文件158

5.4在模拟模式中测试ArbotiX关节控制器163

5.5在真实伺服电机中测试ArbotiX关节控制器165

5.6松弛所有的伺服电机167

5.7启用或禁用所有的伺服电机171

6机器诊断172

6.1 DiagnosticStatus信息173

6.2分析器配置文件174

6.3监控Dynamixel伺服电机温度175

6.3.1为云台监控伺服电机175

6.3.2查看在／diagnostics主题上的信息177

6.3.3通过监控／diagnostics主题来保护伺服电机180

6.4监控笔记本的电池185

6.5创造属于你自己的诊断信息186

6.6监控其他硬件状态193

7动态重置195

7.1添加动态参数到你的节点196

7.1.1创建.cfg文件196

7.1.2让.cfg文件可执行197

7.1.3配置CMakeLists.txt文件197

7.1.4构建程序包198

7.2将动态重置容量加入电池仿真器节点中198

7.3添加动态重配置客户端支持到ROS节点204

7.4从命令行动态重配置207

8多话题with mux＆yoCs209

8.1为mux话题设置启动文件209

8.2用虚拟TurtleBot机器人测试mux211

8.3使用mux服务切换输入212

8.4优先处理mux输入的ROS节点212

8.5 Yujin机器人的YOCS控制器217

9 3D世界中的头部追踪221

9.1追踪虚构的3D目标221

9.2在机器人上追踪一个点223

9.3 3 D头部追踪节点226

9.3.1真实的以及虚拟的头部追踪226

9.3.2将目标映射到摄像头平面227

9.4用真实的伺服电机做头部追踪231

9.4.1真实伺服电机以及虚拟目标231

9.4.2真实的伺服电机，真实的目标232

9.4.3节点和启动文件234

10检测与跟踪AR标签239

10.1安装与测试ar track_ alvar程序包239

10.1.1创建你自己的AR标签240

10.1.2生成并打印AR标签241

10.1.3启动摄像头驱动和ar track_ alvar节点242

10.1.4测试标记检测243

10.1.5理解／ar_pose marker主题244

10.1.6观察在RViz中的标记245

10.2访问你的程序中的AR标签位姿246

10.2.1 ar_tags_cog.py脚本246

10.2.2用平移和倾斜头跟踪标签251

10.3使用标记束跟踪多个标签251

10.4移动机器人跟随一个AR标签252

10.5练习：使用AR标签定位257

11用Movelt！做机械臂导航258

11.1我需要一台有机械臂的实体机器人吗？259

11.2自由度259

11.3关节类型260

11.4关节轨迹和关节轨迹动作控制器260

11.5正向和逆向机械臂运动学263

11.6逆运动学的数值解法和分析解法264

11.7 MoveIt！的架构264

11.8安装MoveIt！265

11.9为你的机器人创建静态URDF模型266

11.10运行MoveIt！设置助手267

11.10.1加载机器人的URDF模型268

11.10.2生成碰撞矩阵269

11.10.3添加base_ odom虚拟关节269

11.10.4添加右臂规划组270

11.10.5添加右夹持器规划组273

11.10.6定义机器人位姿275

11.10.7定义末端执行器277

11.10.8定义被动关节277

11.10.9生成配置文件277

11.11用MoveIt设置助手创建的配置文件278

11.11.1 SRDF文件（〈机器人名〉.srdf ）278

11.11.2 fake_controllers.yaml文件280

11.11.3 joint limits.yaml文件280

11.11.4 kinematics.yaml文件281

11.12 move_group节点和启动文件283

11.13在演示模式下测试MoveIt ！284

11.13.1探索Motion Planning插件的额外功能287

11.13.2重新运行设置助手288

11.14用命令行测试MoveIt！288

11.15 确定关节配置和末端执行器位姿291

11.16使用ArbotiX关节轨迹动作控制器293

11.16.1在仿真环境里测试ArbotiX关节轨迹动作控制器294

11.16.2用真实的电机测试ArbotiX关节轨迹控制器303

11.17配置MoveIt！关节控制器303

11.17.1创建contorllers.yaml文件304

11.17.2创建控制器管理器启动文件307

11.18 MoveIt ！的API308

11.19正向运动学：在关节空间进行规划309

11.20逆向运动学：在笛卡尔空间内的规划318

11.21把手指向或伸向一个视觉目标327

11.22为规划的轨迹设置限制328

11.22.1执行笛卡尔路径329

11.22.2设置其他路径限制334

11.23调整轨迹速度337

11.24为规划添加障碍342

11.25把物体与工具附在机器人上352

11.26拾取和放置354

11.27添加一个传感器控制器368

11.28在一个真实机械臂上运行MoveIt ！371

11.28.1创建机器人的启动文件和脚本371

11.28.2运行机器人的启动文件372

11.28.3真实机械臂上的正运动学372

11.28.4真实机械臂上的逆运动学373

11.28.5真实机械臂上的笛卡尔路径374

11.28.6真实机械臂上的拾取—放置374

11.28.7指向或伸向一个视觉目标374

12 Gazebo：模拟世界与机器人376

12.1安装Gazebo376

12.2硬件图形加速378

12.3安装ROS Gazebo程序包378

12.4安装Kobuki ROS程序包379

12.5安装Fetch Robot ROS程序包379

12.6使用Gazebo GUI379

12.7在Gazebo里测试Kobuki机器人380

12.7.1访问模拟传感器数据383

12.7.2为Kobuki添加安全控制386

12.7.3运行来自本书第一卷书的nav_square.py脚本388

12.8加载其他世界和物体389

12.9在Gazebo中测试Fetch机器人390

12.9.1 Fetch的关节轨迹391

12.9.2 Fetch和MoveIt！392

12.9.3 Fetch的取和放393

12.10使用simple_g rasping感知管道的真实取和放394

12.10.1深度摄像头的局限性394

12.10.2运行演示395

12.10.3理解real_pick_and_place.py脚本398

12.11运行Gazebo Headless＋RViz402

13 ROSBRIDGE：为你的机器人构建WEB图形用户界面405

13.1安装rosbridge程序包405

13.2安装web_video_server程序包406

13.3安装一个简单的Web服务器（mini-httpd ）408

13.4启动mini-httpd、 rosbridge和web_video_ server409

13.5一个简单的rosbridge HTML／Javascript图形用户界面411

13.6在模拟TurtleBot中测试图形用户界面413

13.7在真实的机器人中测试图形用户界面413

13.8在网络中的另外一台设备上查看Web图形用户界面413

13.9使用浏览器调试控制台414

13.10理解简单的图形用户界面415

13.10.1 HTML布局：simple_gui.html415

13.10.2 JavaScript代码：simple_gui.js421

13.11一个使用jQuery、 jqWidgets和KineticJS的更高级的图形用户界面434

13.12 Rosbridge总结438

附录ROS的附件及使用USB设备：创建udev Rules440

1将你的账户加人dialout组440

2删除设备的序列号440

3 UDEV规则441

4测试一条UDEV规则442

5在ROS配置文件中使用设备名442