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内容大纲
本书全面地介绍了ROS 2机器人操作系统与Gazebo机器人仿真技术，内容涵盖了机器人技术的基础知识，ROS 2的运行原理、基本操作与编程方法，以及新一代Gazebo仿真工具的使用。本书通过详细的操作步骤解析和丰富的实践案例，帮助读者快速地掌握机器人开发与仿真的关键技能。
本书共9章，第1章介绍了机器人技术基础知识，是对机器人领域的概述；第2～4章重点介绍了ROS 2的安装、编程和仿真案例，以便读者熟练掌握ROS 2；第5章和第6章介绍了Gazebo的安装、仿真环境和机器人建模方法，第7章介绍了ROS 2和Gazebo进行联合仿真的方法，第8章以移动机器人的建图和导航仿真为例介绍了导航框架Nav2的使用方法，第9章介绍了六足机器人、四足机器人、双足机器人、四旋翼无人机、海面船舶和水下潜艇等6种机器人的仿真方法和流程。
本书内容丰富，理论与实践相结合，适合机器人技术初学者、高校计算机与机器人相关专业高年级本科生和研究生、科研院所的研究人员及从事机器人开发的工程师阅读和参考。随书附赠本书中的所有仿真模型、全书源码、授课PPT和授课视频。 -
作者介绍
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目录
第1章 机器人概述
1.1 机器人定义
1.2 机器人发展历史
1.2.1 萌芽时期
1.2.2 近代时期
1.2.3 信息时期
1.2.4 智能时期
1.3 机器人分类
1.4 机器人构成
1.5 机器人产业
1.5.1 各国政策
1.5.2 机器人产业链
1.6 本章小结
第2章 ROS 2机器人操作系统
2.1 ROS 2基本原理
2.1.1 ROS 2和ROS 1的比较
2.1.2 ROS 2架构
2.1.3 ROS 2的核心概念
2.2 ROS 2的安装
2.2.1 VirtualBox安装
2.2.2 Ubuntu 24.04 安装与配置
2.2.3 ROS 2 Jazzy安装
2.2.4 ROS 2第三方功能包
2.3 ROS 2命令行工具
2.3.1 节点管理
2.3.2 话题操作
2.3.3 服务操作
2.3.4 参数操作
2.3.5 动作操作
2.3.6 记录与重播操作
2.3.7 功能包管理
2.4 rqt工具
2.4.1 rqt简介
2.4.2 rqt的使用
2.4.3 案例：绘制奥运五环旗
2.5 RViz简介
2.6 本章小结
第3章 ROS 2编程基础
3.1 ROS 2项目
3.1.1 工作空间
3.1.2 创建功能包
3.1.3 编写程序
3.1.4 编译功能包
3.1.5 运行功能包
3.1.6 功能包的结构
3.2 rclpy库的使用
3.2.1 节点
3.2.2 话题
3.2.3 服务
3.2.4 动作
3.2.5 参数
3.2.6 消息接口
3.2.7 案例：创建话题发布者
3.2.8 案例：创建话题订阅者
3.2.9 案例：创建服务器
3.2.10 案例：创建客户端
3.2.11 案例：创建动作服务器
3.2.12 案例：创建动作客户端
3.2.13 案例：创建参数服务
3.2.14 案例：创建自定义消息类型
3.3 坐标系管理
3.3.1 坐标变换原理
3.3.2 TF2简介
3.3.3 案例：发布静态坐标系
3.3.4 案例：发布动态坐标系
3.3.5 案例：查询坐标系变换
3.4 Launch文件
3.4.1 Launch文件简介
3.4.2 常用类介绍
3.4.3 案例：Launch文件编写
3.4.4 案例：命名空间与节点名称设置
3.4.5 案例：参数设置
3.4.6 案例：话题重映射
3.5 URDF简介
3.5.1 机器人状态发布器
3.5.2 案例：URDF可视化
3.6 本章小结
第4章 ROS 2仿真基础
4.1 TurtleSim仿真环境简介
4.2 基础仿真
4.2.1 案例：话题控制
4.2.2 案例：服务调用
4.2.3 案例：动作反馈
4.3 群机器人仿真
4.3.1 案例：随机游走
4.3.2 案例：绘制奥运五环
4.4 机器人移动与TF2
4.4.1 案例：坐标广播
4.4.2 案例：移动至目标点
4.4.3 案例：小海龟跟随
4.5 本章小结
第5章 Gazebo基础
5.1 Gazebo简介
5.1.1 相关术语
5.1.2 Gazebo架构
5.1.3 与ROS、RViz和rqt间的区别与联系
5.2 安装与运行
5.2.1 Gazebo安装
5.2.2 Gazebo运行
5.3 GUI功能简介
5.3.1 GUI
5.3.2 案例：利用GUI控制小车
5.4 Gazebo命令行工具
5.4.1 话题
5.4.2 服务
5.4.3 消息类型
5.5 在线模型与本地模型库
5.6 本章小结
第6章 SDF基础
6.1 SDF简介
6.1.1 SDF、URDF与XACRO
6.1.2 SDF的结构
6.2 环境仿真
6.2.1 基础插件
6.2.2 物理要素仿真
6.2.3 环境显示效果
6.2.4 光源
6.2.5 演员
6.3 模型
6.3.1 模型的结构
6.3.2 模型的引入
6.3.3 从三维模型创建
6.3.4 从简单几何体创建
6.4 机器人仿真
6.4.1 关节简介
6.4.2 JointController控制器
6.4.3 JointPositionController控制器
6.4.4 JointTractoryController控制器
6.4.5 专用控制器
6.5 传感器仿真
6.5.1 激光雷达
6.5.2 接触传感器
6.5.3 IMU传感器
6.5.4 相机
6.5.5 深度相机
6.5.6 RGBD相机
6.5.7 BoundingBox相机
6.5.8 Segmentation相机
6.6 案例：视觉轮式移动机器人建模
6.7 本章小结
第7章 Gazebo与ROS 2联合仿真
7.1 简介
7.2 ros_gz_sim功能包
7.2.1 启动仿真环境
7.2.2 添加模型
7.3 ros_gz_bridge功能包
7.3.1 bridge_parameter节点
7.3.2 案例：桥接单个话题
7.3.3 案例：桥接多个话题
7.4 其他注意事项
7.4.1 实体的控制
7.4.2 话题消息类型
7.4.3 相机话题
7.4.4 RViz可视化SDF模型
7.5 案例：视觉巡线移动轮式机器人
7.6 本章小结
第8章 轮式机器人的建图与导航
8.1 Nav2概述
8.1.1 Nav2结构
8.1.2 Nav2核心功能
8.2 Nav2相关概念
8.2.1 动作服务器
8.2.2 生命周期节点
8.2.3 行为树
8.2.4 状态估计
8.2.5 环境表示
8.3 Nav2的安装
8.4 slam_toolbox建图
8.4.1 slam_toolbox简介
8.4.2 slam_toolbox建图流程
8.4.3 地图的保存
8.4.4 地图的发布
8.5 Cartographer建图
8.5.1 Cartographer简介
8.5.2 Cartographer建图流程
8.6 路径规划
8.6.1 路径规划简介
8.6.2 路径规划算法
8.6.3 案例：A*路径规划算法
8.7 案例：自建地图的导航
8.8 案例：自定义路径规划的导航
8.9 本章小结
第9章 其他类型机器人仿真简介
9.1 六足机器人仿真
9.1.1 建模
9.1.2 步态
9.1.3 仿真
9.2 四足机器人仿真
9.2.1 建模
9.2.2 仿真
9.3 双足机器人仿真
9.3.1 建模
9.3.2 仿真
9.4 四旋翼无人机仿真
9.4.1 建模
9.4.2 仿真
9.5 海面船舶仿真
9.5.1 建模
9.5.2 仿真
9.6 水下潜艇仿真
9.6.1 建模
9.6.2 仿真
9.7 本章小结
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