ROS機(jī)器人程序設(shè)計(jì)（原書第2版）

　　無論是業(yè)余愛好者還是專業(yè)的機(jī)器人開發(fā)人員，在開始進(jìn)行機(jī)器人系統(tǒng)及程序設(shè)計(jì)時(shí)，首先要面對(duì)的問題都是基本的如何驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的輪子的設(shè)計(jì)。ROS通過軟件代碼復(fù)用集成了眾多已經(jīng)開發(fā)完成的功能組件。本書專門幫助讀者從對(duì)ROS一無所知到能夠通過ROS系統(tǒng)完成小型機(jī)器人系統(tǒng)的開發(fā)和編程工作。本書提供了各種實(shí)際的示例代碼供讀者學(xué)習(xí)和理解ROS的軟件框架。你可以在仿真環(huán)境中自行構(gòu)建機(jī)器人相應(yīng)的功能程序。本書第2版在第1版的基礎(chǔ)上增加了與ROSHydro一起工作，如何創(chuàng)建、可視化和處理不同傳感器的點(diǎn)云信息，如何控制和利用多關(guān)節(jié)機(jī)械臂，并提供簡(jiǎn)單易懂的實(shí)用教程編寫自己的機(jī)器人。

　　About the Authors作者簡(jiǎn)介Enrique Fernández在拉斯帕爾馬斯大學(xué)獲得計(jì)算機(jī)工程博士學(xué)位，目前是Clearpath Robotics公司高級(jí)機(jī)器人工程師。2009年他完成了關(guān)于SLAM的碩士學(xué)位論文。2013年他的博士論文解決了自主水下滑翔器（AUG）的路徑規(guī)劃問題。那段時(shí)間，他還研究了計(jì)算機(jī)視覺、人工智能以及其他機(jī)器人學(xué)課題，例如赫羅納大學(xué)的CIRS/ViCOROB研究實(shí)驗(yàn)室AUV的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和視覺SLAM。他在2012年參加了歐洲學(xué)生自主水下航行器設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)賽（Student Autonomous Underwater Challenge-Europe，SAUC-E）并獲獎(jiǎng)，在2013年作為合作者參與了SAUC-E?！～@得博士學(xué)位后，Enrique作為高級(jí)機(jī)器人工程師在2013年6月加入PAL Robotics公司的自主導(dǎo)航部門。在那里，他開發(fā)了用于REEM、REEM-C和移動(dòng)機(jī)器人以及相關(guān)項(xiàng)目的軟件，如使用ROS框架的Stockbot。他的研究方向包括運(yùn)動(dòng)規(guī)劃（路徑規(guī)劃和移動(dòng)機(jī)器人控制）、機(jī)器人定位和SLAM。在2015年，他作為高級(jí)自主系統(tǒng)開發(fā)人員加盟Clearpath Robotics公司的自主系統(tǒng)部門從事SLAM相關(guān)工作?！≡趯W(xué)術(shù)方面，Enrique發(fā)表了多篇會(huì)議論文，其中兩篇于2011年發(fā)表在《International Conference of Robotics and Automation》（ICRA）上。他是Packt Publishing出版的第1版《ROS機(jī)器人程序設(shè)計(jì)》和其他一些書部分章節(jié)的作者。他的碩士學(xué)位論文是關(guān)于室內(nèi)機(jī)器人的FastSLAM算法，此機(jī)器人裝備了SICK激光掃描儀以及Pioneer差動(dòng)平臺(tái)的輪式里程計(jì)。他的博士學(xué)位論文是關(guān)于AUG的路徑規(guī)劃算法和工具。他還擁有電子和嵌入式系統(tǒng)（如PC104和Arduino）的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。他的研究背景包括SLAM、計(jì)算機(jī)視覺、路徑規(guī)劃、優(yōu)化、機(jī)器人學(xué)和人工智能。　我要感謝這本書的合著者，感謝他們?yōu)橥瓿蛇@本書所付出的努力以及提供了無數(shù)示例的代碼。我還要感謝博士論文期間大學(xué)智能系統(tǒng)和計(jì)算工程研究所（University Institute of Intelligent Systems and Computational Engineering，SIANI）和水下機(jī)器人研究中心（Center of Underwater Robotics Research，CIRS/ViCOROB）的研究小組成員。我也要感謝在PAL機(jī)器人公司的同事，在那里我學(xué)到很多關(guān)于ROS、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)以及仿人雙足機(jī)器人的知識(shí)，不僅有軟件，還有電子和硬件設(shè)計(jì)。后，我要感謝我的家人和朋友的幫助與支持?！uis Sánchez Crespo在拉斯帕爾馬斯大學(xué)獲得了電子與電信工程的雙碩士學(xué)位。他曾在技術(shù)開發(fā)和創(chuàng)新研究所（IDETIC）、加那利群島海洋平臺(tái)（PLOCAN）和應(yīng)用微電子研究所（IUMA）與不同的研究小組合作，進(jìn)行超分辨率算法成像研究?！∷膶I(yè)興趣包括應(yīng)用于機(jī)器人系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)視覺、信號(hào)處理和電子設(shè)計(jì)。因此，他加入了AVORA團(tuán)隊(duì)，這批年輕的工程師和學(xué)生從零開始從事自主水下航行器（AUV）的開發(fā)工作。在這個(gè)項(xiàng)目中，Luis開始開發(fā)聲學(xué)和計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)，用于提取不同傳感器的信息，例如水聽器、聲吶和攝像頭?！∫劳泻Ｑ蠹夹g(shù)的強(qiáng)大背景，Luis與人合作創(chuàng)辦了一家新的初創(chuàng)公司Subsea Mechatronics，致力于為水下環(huán)境開發(fā)遙控操作和自主航行器?！∠旅媸呛Ｑ蠹夹g(shù)工程師和企業(yè)家（LPA Fabrika：Gran Canaria Maker Space的聯(lián)合創(chuàng)始人和制造商）Dario Sosa Cabrera對(duì)Luis的評(píng)價(jià)：　“他很熱情，是一個(gè)多學(xué)科的工程師。他對(duì)工作負(fù)責(zé)。他可以自我管理，并承擔(dān)一個(gè)團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)者的責(zé)任，如在SAUC-E競(jìng)賽中領(lǐng)導(dǎo)了AVORA團(tuán)隊(duì)。他在電子和電信領(lǐng)域的背景讓其具備從信號(hào)處理和軟件到電子設(shè)計(jì)和制造的廣泛專業(yè)知識(shí)。”　Luis作為技術(shù)審校者參與了Packt Publishing出版的第1版《ROS機(jī)器人程序設(shè)計(jì)》的相關(guān)工作?！∈紫?，我要感謝Aaron、Anil以及Enrique邀請(qǐng)我參與編寫這本書。和他們一起工作非?？鞓?。同時(shí)，我也要感謝水下機(jī)電團(tuán)隊(duì)關(guān)于重型水下機(jī)器人的豐富經(jīng)驗(yàn)，這些年我們一起成長(zhǎng)。我必須提到LPA Fabrika：Gran Canaria Maker Space，他們備課和講授教育機(jī)器人及技術(shù)項(xiàng)目極富熱情，與他們共享工作環(huán)境也非常令人激動(dòng)?！『?，我要感謝我的家人和女朋友對(duì)我參與的每個(gè)項(xiàng)目的大力支持和鼓勵(lì)。　Anil Mahtani是一名從事水下機(jī)器人工作5年的計(jì)算機(jī)科學(xué)家。他在該領(lǐng)域工作是在完成碩士論文期間為低成本ROV開發(fā)軟件架構(gòu)。在此期間，他也成為AVORA的團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)者和主要開發(fā)人員，這個(gè)團(tuán)隊(duì)的高校學(xué)生設(shè)計(jì)和開發(fā)了一個(gè)自主水下航行器并參加了2012年的SAUC-E。同年，他完成了論文并獲得了拉斯帕爾馬斯大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)碩士學(xué)位。此后不久，他成為SeeByte公司的軟件工程師，這家公司是水下系統(tǒng)智能軟件解決方案的全球領(lǐng)導(dǎo)者?！≡赟eeByte公司工作期間，Anil參與了軍方、石油和天然氣公司的一些半自主和自主水下系統(tǒng)的核心開發(fā)。在這些項(xiàng)目中，他積極參與自主系統(tǒng)開發(fā)、分布式軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和底層軟件開發(fā)，同時(shí)也為前視聲吶圖像提供計(jì)算機(jī)視覺解決方案。他還獲得了項(xiàng)目經(jīng)理職位，管理一個(gè)開發(fā)和維護(hù)內(nèi)核C++庫(kù)的工程師團(tuán)隊(duì)?！∷膶I(yè)興趣主要包括軟件工程、算法、分布式系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和操作系統(tǒng)。Anil在機(jī)器人方向主要負(fù)責(zé)提供高效和健壯的軟件解決方案，不僅解決當(dāng)前存在的問題，還預(yù)見未來的問題或可能的改進(jìn)。鑒于他的經(jīng)驗(yàn)，他在計(jì)算機(jī)視覺、機(jī)器學(xué)習(xí)和控制問題上也有獨(dú)特的見解。Anil對(duì)DIY和電子學(xué)有興趣，并且開發(fā)了一些Arduino庫(kù)回饋社區(qū)?！∈紫?，我要感謝我的家人和朋友的支持，他們總是在我需要的時(shí)候幫助我。我也要感謝我的同事和朋友David Rubio Vidal、Emilio Miguelá？ez Martín和John Brydon給我大的支持，他們以專業(yè)的方式教我很多知識(shí)。我還要感謝我在SeeByte和AVORA團(tuán)隊(duì)的同事，這些年從他們那里學(xué)習(xí)并經(jīng)歷很多。后，我要特別感謝Jorge Cabrera Gámez，他的指導(dǎo)和建議成就了我自己從未想象到的職業(yè)生涯。　Aaron Martinez是數(shù)字化制造領(lǐng)域的電腦工程師、企業(yè)家和專家。他于2010年在拉斯帕爾馬斯大學(xué)的Instituto Universitario de Cienciasy Tecnologias Ciberneticas（IUCTC）完成碩士論文。他在遠(yuǎn)程監(jiān)控領(lǐng)域使用沉浸式設(shè)備和機(jī)器人平臺(tái)準(zhǔn)備碩士論文。得到學(xué)位后，他參加了在奧地利林茨開普勒大學(xué)研究所的機(jī)器人學(xué)實(shí)習(xí)計(jì)劃。在實(shí)習(xí)期間，他作為團(tuán)隊(duì)的一員使用ROS和導(dǎo)航包集進(jìn)行移動(dòng)平臺(tái)開發(fā)。之后，他參與了有關(guān)機(jī)器人的項(xiàng)目，其中一個(gè)是拉斯帕爾馬斯大學(xué)的AVORA項(xiàng)目。在這個(gè)項(xiàng)目中，他參與自主水下航行器制作，并參與意大利的SAUC-E。2012年，他負(fù)責(zé)維護(hù)這個(gè)項(xiàng)目；2013年，他幫助從ROS向機(jī)器人平臺(tái)移植導(dǎo)航包集和其他算法?！〗?，Aaron與人共同創(chuàng)立了一家名為SubSeaMechatronics SL的公司。這家公司從事與水下機(jī)器人和遙控系統(tǒng)相關(guān)的項(xiàng)目，還設(shè)計(jì)和制造水下傳感器。公司的主要目標(biāo)是開發(fā)用于研發(fā)原型和重型機(jī)械手的定制解決方案。　Aaron有許多領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)，比如編程、機(jī)器人、機(jī)電一體化、數(shù)字化制造以及Arduino、BeagleBone、服務(wù)器和激光雷達(dá)等設(shè)備。如今，他在SubSeaMechatronics SL公司從事水下和空中環(huán)境的機(jī)器人平臺(tái)設(shè)計(jì)。　我要感謝我的女朋友，她在我寫這本書時(shí)給我支持以及給我繼續(xù)成長(zhǎng)的動(dòng)力。我還要感謝Donato Monopoli（加那利群島技術(shù)研究所（ITC）生物醫(yī)學(xué)工程部門的主管），以及ITC所有的工作人員，感謝他們使我懂得數(shù)字制造、機(jī)械以及組織工程，我在此度過了生命中美好的時(shí)光?！「兄x我大學(xué)的同事，特別是Alexis Quesada，他給了我在準(zhǔn)備碩士論文時(shí)創(chuàng)建我第壹個(gè)機(jī)器人的機(jī)會(huì)。和他們一起工作，使我學(xué)習(xí)到很多關(guān)于機(jī)器人的知識(shí)?！∽詈螅乙兄x家人和朋友的幫助與支持。