第 1章 ROS入門1
1.1 簡介1
1.2 在桌面繫統中安裝ROS2
1.2.1 ROS 發行版2
1.2.2 支持的操作繫統3
1.2.3 如何完成4
1.3 在虛擬機中安裝ROS8
1.4 在Linux容器中運行ROS10
1.4.1 準備工作10
1.4.2 如何完成10
1.4.3 參考資料13
1.5 在基於ARM的開發板上安裝ROS13
1.5.1 準備工作13
1.5.2 如何完成15
1.5.3 設置繫統位置16
1.5.4 設置sources.list（源列表）17
1.5.5 設置秘鑰17
1.6 安裝ROS包17
1.6.1 添加單個軟件包17
1.6.2 初始化rosdep18
1.6.3 環境配置18
1.6.4 獲取rosinstall18
第 2章 ROS的體繫結構與概念Ⅰ20
2.1 簡介20
2.2 對ROS文件繫統的深入解析21
2.2.1 準備工作21
2.2.2 如何完成22
2.2.3 擴展學習25
2.3 ROS計算圖分析30
2.3.1 準備工作30
2.3.2 如何完成32
2.4 加入ROS社區37
2.5 學習ROS的使用38
2.5.1 準備工作38
2.5.2 如何完成38
2.5.3 工作原理47
2.6 理解ROS啟動（launch）文件59
第3章 ROS的體繫結構與概念Ⅱ61
3.1 簡介61
3.2 掌握參數服務器和動態參數62
3.2.1 準備工作62
3.2.2 如何完成62
3.3 掌握ROS actionlib68
3.3.1 準備工作68
3.3.2 如何完成69
3.4 掌握ROS pluginlib78
3.4.1 準備工作78
3.4.2 如何完成78
3.5 掌握ROS nodelet83
3.5.1 準備工作83
3.5.2 如何完成83
3.5.3 擴展學習86
3.6 掌握Gazebo框架與插件88
3.6.1 準備工作88
3.6.2 如何完成89
3.7 掌握ROS的TF（坐標變換）91
3.7.1 準備工作92
3.7.2 如何完成95
3.8 掌握ROS 可視化工具（RViz）及其插件99
3.8.1 準備工作99
3.8.2 如何完成101
第4章 ROS可視化與調試工具104
4.1 簡介104
4.2 對ROS節點的調試和分析105
4.2.1 準備工作105
4.2.2 如何完成105
4.3 ROS消息的記錄與可視化108
4.3.1 準備工作108
4.3.2 如何完成110
4.3.3 更多內容112
4.4 ROS繫統的檢測與診斷114
4.4.1 準備工作114
4.4.2 如何完成114
4.5 標量數據的可視化和繪圖118
4.5.1 準備工作118
4.5.2 如何完成119
4.5.3 更多內容120
4.6 非標量數據的可視化—— 2D 3D圖像121
4.6.1 準備工作122
4.6.2 如何完成122
4.7 ROS話題的錄制與回放126
4.7.1 準備工作126
4.7.2 如何完成126
4.7.3 更多內容129
第5章 在ROS中使用傳感器和執行器131
5.1 簡介131
5.2 理解Arduino-ROS接口132
5.2.1 準備工作132
5.2.2 如何完成133
5.2.3 工作原理134
5.3 使用9 DoF（自由度，Degree of Freedom）慣性測量模塊137
5.3.1 準備工作138
5.3.2 如何完成138
5.3.3 工作原理139
5.4 使用GPS繫統——Ublox141
5.4.1 準備工作142
5.4.2 如何完成142
5.4.3 工作原理143
5.5 使用伺服電動機——Dynamixel144
5.5.1 如何完成144
5.5.2 工作原理144
5.6 用激光測距儀——Hokuyo146
5.6.1 準備工作146
5.6.2 如何完成146
5.6.3 工作原理146
5.7 使用Kinect傳感器查看3D環境中的對像148
5.7.1 準備工作149
5.7.2 如何完成149
5.7.3 工作原理149
5.8 用遊戲杆或遊戲手柄151
5.8.1 如何完成151
5.8.2 工作原理151
第6章 ROS建模與仿真153
6.1 簡介153
6.2 理解使用URDF實現機器人建模154
6.2.1 準備工作154
6.2.2 工作原理154
6.3 理解使用Xacro實現機器人建模163
6.3.1 準備工作164
6.3.2 工作原理164
6.4 理解關節狀態發布器和機器人狀態發布器165
6.4.1 準備動作165
6.4.2 工作原理168
6.4.3 更多內容172
6.5 理解Gazebo繫統結構以及與ROS的接口174
6.5.1 準備工作174
6.5.2 如何完成174
第7章 ROS中的移動機器人184
7.1 簡介184
7.2 ROS導航功能包集185
7.2.1 準備工作185
7.2.2 工作原理185
7.3 移動機器人與導航繫統的交互196
7.3.1 準備工作196
7.3.2 如何完成197
7.3.3 工作原理198
7.4 為導航功能包集創建launch文件201
7.4.1 準備工作201
7.4.2 工作原理202
7.5 為導航功能包集設置Rviz可視化203
7.5.1 準備工作203
7.5.2 工作原理203
7.5.3 更多內容210
7.6 機器人定位——自適應蒙特卡羅定位（AMCL）211
7.6.1 準備工作211
7.6.2 工作原理211
7.7 使用rqt_reconfigure配置導航功能包集參數212
7.8 移動機器人的自主導航——避開障礙物213
7.8.1 準備工作213
7.8.2 工作原理213
7.9 發送目標214
7.9.1 準備工作214
7.9.2 工作原理214
第8章 ROS中的機械臂217
8.1 簡介217
8.1.1 危險工作場所218
8.1.2 重復或令人厭煩的工作218
8.1.3 人類難以操作的工作環境218
8.2 MoveIt的基本概念220
8.2.1 MoveIt220
8.2.2 運動規劃220
8.2.3 感知221
8.2.4 抓取221
8.2.5 準備工作221
8.3 使用圖形化界面完成運動規劃223
8.3.1 準備工作223
8.3.2 如何完成232
8.3.3 工作原理234
8.3.4 更多內容235
8.4 使用控制程序執行運動規劃238
8.4.1 準備工作238
8.4.2 如何完成240
8.4.3 執行軌跡245
8.5 在運動規劃中增加感知246
8.5.1 準備工作247
8.5.2 如何完成249
8.5.3 工作原理251
8.5.4 更多內容251
8.5.5 參考資料252
8.6 使用機械臂或者機械手來完成抓取操作253
8.6.1 準備工作253
8.6.2 如何完成256
8.6.3 工作原理268
8.6.4 參考資料273
第9章 基於ROS的微型飛行器276
9.1 簡介276
9.2 MAV繫統設計概述277
9.3 MAV 無人機的通用數學模型279
9.4 使用RotorS Gazebo來模擬MAV 無人機283
9.4.1 準備工作283
9.4.2 如何完成285
9.4.3 工作原理292
9.4.4 更多內容293
9.4.5 參考資料296
9.5 MAV 無人機的自主導航框架297
9.5.1 準備工作297
9.5.2 如何完成299
9.5.3 工作原理314
9.6 操作真正的MAV drone—— Parrot和Bebop318
9.6.1 準備工作319
9.6.2 如何完成319
9.6.3 工作原理321
第 10章 ROS-Industrial（ROS-I）323
10.1 簡介323
10.2 了解ROS-I功能包324
10.3 工業機器人與MoveIt的3D建模與仿真326
10.3.1 準備工作326
10.3.2 如何完成327
10.4 使用ROS-I軟件包——優傲機器人、ABB機器人336
10.5 ROS-I機器人支持包342
10.6 ROS-I機器人客戶端功能包345
10.7 ROS-I機器人驅動程序規範346
10.8 開發自定義的MoveIt IKFast插件348
10.8.1 準備工作348
10.8.2 如何完成351
10.9 了解ROS-I-MTConnect353
10.9.1 準備工作354
10.9.2 如何完成355
10.10 ROS-I的未來——硬件支持、功能和應用356