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第一章ROS简介1

1.1 ROS简介1

1.2 ROS安装4

1.3 ROS支持的机器人6

1.4 ROS网上资源6

第二章ROS总体框架及基本命令7

2.1 ROS总体框架7

2.1.1文件系统级7

2.1.2计算图级9

2.1.3社区级11

2.1.4更高层概念12

2.1.5名称12

2.2 ROS基本命令15

2.2.1 ROS文件系统命令15

2.2.2 ROS核心命令26

2.3工具35

2.3.1 3D可视化工具：rviz35

2.3.2传感器数据记录与可视化工具：rosbag和rxbag45

2.3.3画图工具：rxplot47

2.3.4系统可视化工具：rxgraph49

2.3.5 rxconsole49

2.3.6 tf命令51

2.4例子52

2.4.1创建ROS消息和服务52

2.4.2记录和回放数据54

2.4.3手工创建ROS功能包59

2.4.4大项目上运行roslaunch60

2.4.5在多台机器上运行ROS系统66

2.4.6定义客户消息68

第三章ROS客户端库70

3.1概述70

3.2 roscpp客户端库71

3.2.1简单的主题发布者和主题订阅者72

3.2.2简单的服务器端和客户端78

3.2.3 roscpp中参数的使用81

3.2.4从节点句柄存取私有名称83

3.2.5用类方法订阅和回调服务84

3.2.6计时器85

3.2.7带动态可重配置及参数服务器的主题发布者／订阅者节点（C+++）87

3.2.8带动态可重配置及参数服务器的主题发布者／订阅者节点（Python）95

3.2.9组合C+十／Python主题发布者／订阅者节点101

3.3 rospy客户端库101

3.3.1简单的主题发布者／订阅者101

3.3.2简单的服务端和客户端105

3.3.3 rospy中参数的使用108

3.3.4 rospy中numpy的使用109

3.3.5 rospy运行日志113

3.3.6 ROS Python Makefile文件115

3.3.7设置PYTHONPATH116

3.3.8发布消息116

3.4 roslisp客户端库117

3.5实验阶段的客户端库117

3.5.1 rosjava117

3.5.2 roslua117

第四章OpenCV119

4.1 image-common功能包集119

4.1.1 image transport功能包119

4.1.2 camera-calibration-parsers功能包124

4.1.3 camerainfo_nanager功能包126

4.1.4 polled-camera功能包127

4.2 image-pipeline功能包集127

4.3 vision_opencv功能包集128

4.3.1 opencv2128

4.3.2 cv_bridge128

4.3.3 image-geometry139

4.4投影tf坐标系到图像（C+++）140

4.5演示例子145

4.5.1使用颜色追踪物体145

4.5.2识别物体148

第五章SLAM和导航150

5.1使用tf配置机器人150

5.2通过ROS发布里程计信息154

5.3通过ROS发布传感器数据流158

5.4 SLAM163

5.4.1 SLAM简介163

5.4.2 slam_mapping功能包163

5.4.3使用记录的数据建立地图167

5.4.4模拟器中建立地图168

5.4.5模拟器中使用客户定制地图170

5.5配置和使用导航功能包集172

5.5.1导航功能包集基本操作172

5.5.2在机器人上设置和配置导航功能包集173

5.5.3 rviz与导航功能包集配合使用176

5.5.4发送目标到导航功能包集178

第六章 抓取操作182

6.1机器人手臂的运动规划182

6.1.1安装和配置182

6.1.2编译手臂导航功能包集182

6.1.3启动模拟器和仿真环境183

6.1.4启动相关节点183

6.1.5控制手臂运动185

6.2运动规划的环境表示203

6.2.1基于自滤波数据构建碰撞地图203

6.2.2检测关节轨迹碰撞208

6.2.3给定机器人状态下的碰撞检测212

6.2.4添加己知点到运动规划环境219

6.2.5添加物体到机器人本体224

6.3用于PR2机器人手臂的运动学230

6.3.1从PR2运动学开始230

6.3.2从运动学节点获取运动学求解器信息231

6.3.3 PR2手臂运动学正解233

6.3.4 PR2手臂运动学逆解237

6.3.5 PR2手臂无碰撞运动学逆解240

6.4用于PR2机器人手臂的安全轨迹控制245

6.5使用轨迹滤波节点进行轨迹滤波247

6.5.1生成无碰撞三次样条轨迹247

6.5.2使用轨迹滤波服务器对关节轨迹进行滤波248

6.5.3学习如何创建自己的轨迹滤波253

6.6机器人状态和轨迹可视化256

第七章Kinect260

7.1 Kinect简介260

7.2安装驱动261

7.2.1 Ubuntu系统一上安装Kinect261

7.2.2基于源的安装261

7.3测试263

7.3.1测试Kinect彩色摄像机263

7.3.2测试Kinect深度摄像机263

7.3.3测试Kinect马达264

7.4 openni camera264

7.5 openni tracker268

第八章 点云库270

8.1 PCL简介270

8.1.1 PCL架构270

8.1.2 PCL数据结构272

8.1.3 PCL与ROS的集成273

8.2 PCL可视化库273

8.3 PCL与Kinect连接279

8.4例子284

第九章 综合演示示例288

9.1实验一：SLAM（即时定位与地图构建）288

9.2实验二：机器人导航294

9.3实验三：识别并抓取物体300

参考文献303