书籍摘要

《Effective Robotics Programming with ROS Third Edition》是一本全面深入的ROS（Robot Operating System）编程指南，由Anil Mahtani、Luis Sánchez、Enrique Fernández和Aaron Martinez共同撰写，由Packt Publishing于2016年12月出版。本书旨在帮助读者掌握ROS的高级应用，从基础安装到复杂机器人系统的开发，适合从初学者到专业人士的各类读者。

书籍内容概述

第一部分：ROS基础与安装

• 第1章：安装ROS
  详细介绍了在不同平台上安装ROS Kinetic的方法，包括Ubuntu系统、虚拟机（VirtualBox）、Docker容器以及BeagleBone Black嵌入式平台。作者还提供了如何配置环境变量、安装依赖工具等实用信息。
• 第2章：ROS架构与概念
  深入讲解了ROS的三个核心概念层级：文件系统层级（Packages、Metapackages、Messages、Services）、计算图层级（Nodes、Topics、Services、Bags）和社区层级（Distributions、Repositories、ROS Wiki等）。通过Turtlesim示例，读者可以实践如何创建和管理ROS包、节点和消息。

第二部分：开发与调试工具

• 第3章：可视化与调试工具
  介绍了ROS中用于调试和可视化的工具，如GDB调试器、rqt工具集（rqt_graph、rqt_console、rqt_plot等）、rosbag工具以及如何记录和回放数据。这些工具能够帮助开发者快速定位问题并优化代码。
• 第4章：3D建模与仿真
  通过URDF（Unified Robot Description Format）和Gazebo仿真器，读者可以学习如何创建机器人3D模型、添加传感器、模拟物理特性，并在虚拟环境中测试机器人行为。本章还介绍了如何使用Xacro简化模型编写，并通过代码控制机器人运动。

第三部分：导航与操作

• 第5章：导航栈 - 机器人配置
  重点介绍了ROS导航栈的配置方法，包括如何设置机器人的Transform Frames（tf）、激光传感器、里程计以及创建地图。通过Gazebo仿真器，读者可以实践如何让机器人在虚拟环境中自主导航。
• 第6章：导航栈 - 高级配置
  进一步深入导航栈的高级配置，如全局和局部代价地图的设置、路径规划算法的调整以及AMCL（Adaptive Monte Carlo Localization）算法的应用。通过rviz可视化工具，读者可以直观地观察导航过程中的各种数据。
• 第7章：使用MoveIt!进行操作
  MoveIt!是ROS中用于机器人操作的强大工具集。本章通过实例展示了如何将机械臂集成到MoveIt!中，进行运动规划、抓取和放置任务。内容包括规划场景的设置、碰撞检测、点云数据的使用以及与Gazebo仿真器的集成。

第四部分：传感器与视觉

• 第8章：使用传感器和执行器
  介绍了如何将常见的传感器（如激光测距仪、IMU、GPS）和执行器（如舵机、电机）与ROS集成。通过Arduino等微控制器，读者可以将硬件设备连接到ROS系统中。
• 第9章：计算机视觉
  深入探讨了ROS在计算机视觉领域的应用，包括相机驱动程序、图像处理、视觉里程计和3D重建。OpenCV与ROS的结合为机器人视觉提供了强大的支持。
• 第10章：点云处理
  介绍了Point Cloud Library（PCL）在ROS中的应用，包括点云的创建、可视化、滤波、分割和配准。通过PCL，读者可以处理复杂的3D数据，为机器人提供更丰富的环境感知能力。

适用读者

本书适合所有对机器人开发感兴趣的读者，无论是业余爱好者、学生还是专业人士。对于初学者，书中提供了从安装到基础编程的详细指导；对于有一定经验的开发者，书中深入探讨了ROS的高级功能和工具，能够帮助他们提升技能，开发更复杂的机器人系统。

总结

《Effective Robotics Programming with ROS Third Edition》是一本内容丰富、实用性强的ROS编程指南。通过详细的教程和丰富的实例，读者可以快速掌握ROS的核心概念和高级应用，无论是进行学术研究还是开发商业机器人产品，本书都是一本不可多得的参考书。