本书首先对ROS2 的安装与系统架构、开发资源与工具、ROS2 编程基础、机器人运动控制、传感器应用进行了介绍，然后在仿真环境中对ROS2中的SLAM 环境建图、自主导航、视觉图像应用、三维视觉应用、机械臂应用进行了详细介绍，最后通过一个完整的仿真实例，实现地图创建、航点设置、物品自动抓取功能。读者只需要拥有一台运行Ubuntu 系统的计算机，具备Linux 的基本知识，了解C++的编程方法，即可完成本书的学习。 书中列举了大量应用实例，所有实例均在ROS2 中调试通过，可以直接运行，且每个应用实例均给出相应的源代码。 本书在编写时力求做到内容通俗易懂、图文并茂；针对工程应用型院校学生的特点，内容讲解在够用的基础上，突出实际应用。 本书可作为普通高等院校机器人、机械电子、智能制造、机械等专业的教材，也可作为广大从事机器人开发的工程技术人员的参考书。 本书配有以下教学资源：课件PPT、程序代码。欢迎选用本书作教材的教师登录www. cmpedu. com 注册后下载，或联系微信13910750469 索取（注明姓名+学校）。

高等院校教师

前言
第1章Linux Ubuntu入门基础
1.1Ubuntu简介
1.2安装Ubuntu 22.04
1.2.1准备工作
1.2.2制作Ubuntu系统安装启动U盘
1.2.3关闭BitLocker
1.2.4Windows磁盘空间压缩
1.2.5BIOS设置
1.2.6Ubuntu系统的安装
1.3Ubuntu 22.04使用入门
1.3.1Ubuntu 22.04桌面介绍
1.3.2连接无线网络
1.3.3软件源的更换
1.3.4Ubuntu文件系统
1.3.5终端运行和常用指令
1.3.6管理员权限
1.3.7环境变量和 source 指令
1.3.8时间同步问题
1.3.9修改默认引导系统
1.4本章小结
第2章ROS2安装与系统架构
2.1ROS2简介
2.2ROS2系统架构
2.2.1ROS2文件系统
2.2.2ROS2中的重要组成部分——DDS
2.3ROS2安装与配置
2.4从APT软件源安装应用程序
2.5ROS2的工作空间
2.6从Github下载安装应用程序
2.7Visual Studio Code编辑器
2.7.1安装Visual Studio Code
2.7.2安装中文插件
2.7.3安装CMake插件
2.7.4导入工作空间文件夹
2.8Terminator终端工具
2.9本章小结
第3章ROS2编程基础
3.1节点和软件包
3.1.1创建软件包
3.1.2编写节点
3.1.3运行节点
3.1.4练习题
3.2话题和消息
3.2.1编写话题发布者
3.2.2编写话题订阅者
3.2.3练习题
3.3面向对象的节点实现
3.3.1话题发布者的类封装
3.3.2话题订阅者的类封装
3.3.3练习题
3.4Launch文件
3.4.1XML格式的Launch文件
3.4.2YAML格式的Launch文件
3.4.3Python格式的Launch文件
3.4.4练习题
3.5本章小结
第4章ROS2机器人运动控制
4.1速度控制消息包格式
4.2机器人运动控制的实现
4.2.1编写速度控制程序
4.2.2仿真运行速度控制程序
4.2.3练习题
4.3本章小结
第5章激光雷达在ROS2中的使用
5.1ROS2中的激光雷达数据
5.1.1激光雷达的话题名称
5.1.2激光雷达的消息包格式
5.2在RViz2中查看激光雷达数据
5.2.1RViz2的使用
5.2.2界面配置的保存
5.2.3界面配置的加载
5.3激光雷达数据获取
5.3.1编写激光雷达数据获取程序
5.3.2仿真运行激光雷达数据
获取程序
5.3.3练习题
5.4基于激光雷达的避障实现
5.4.1编写激光雷达避障程序
5.4.2仿真运行激光雷达避障程序
5.4.3练习题
5.5本章小结
第6章IMU在ROS2中的使用
6.1ROS2中的IMU数据
6.1.1IMU的话题名称
6.1.2IMU的消息包格式
6.2IMU数据获取
6.2.1编写IMU数据获取程序
6.2.2仿真运行IMU数据获取程序
6.2.3练习题
6.3基于IMU的航向锁定实现
6.3.1编写航向锁定程序
6.3.2仿真运行航向锁定程序
6.3.3练习题
6.4本章小结
第7章ROS2中的SLAM环境建图
7.1SLAM建图原理
7.2SLAM Toolbox简介
7.3仿真环境实现SLAM建图
7.3.1SLAM Toolbox的启动
7.3.2仿真环境建图
7.3.3地图的保存
7.3.4SLAM Toolbox的参数设置
7.3.5练习题
7.4本章小结
第8章ROS2中的NAV2自主导航
8.1NAV2的组成结构
8.1.1地图服务器
8.1.2路径规划器
8.1.3路径平滑器
8.1.4AMCL
8.1.5运动控制器
8.1.6导航恢复行为
8.1.7速度平滑器
8.1.8行为树管理器
8.1.9练习题
8.2使用NAV2进行自主导航
8.2.1NAV2的安装
8.2.2使用NAV2实现自主导航
8.2.3仿真环境运行自主导航
8.2.4NAV2的参数设置
8.2.5练习题
8.3开源导航插件的使用
8.3.1安装导航插件
8.3.2添加航点
8.3.3启动导航服务
8.3.4构建航点导航程序
8.3.5仿真运行航点导航程序
8.3.6练习题
8.4本章小结
第9章ROS2中的视觉图像应用
9.1视觉图像数据的获取
9.1.1编写图像数据获取程序
9.1.2仿真运行图像数据获取程序
9.1.3练习题
9.2OpenCV颜色特征提取和目标定位
9.2.1编写颜色特征提取和目标定位程序
9.2.2仿真运行颜色特征提取和目标定位程序
9.2.3练习题
9.3基于视觉图像的目标追踪实现
9.3.1编写目标追踪程序
9.3.2仿真运行目标追踪程序
9.3.3练习题
9.4基于视觉图像的人脸检测实现
9.4.1编写人脸检测程序
9.4.2仿真运行人脸检测程序
9.4.3练习题
9.5本章小结
第10章ROS2的三维视觉应用
10.1RGB-D相机的三维点云数据获取
10.1.1编写点云数据获取程序
10.1.2仿真运行点云数据获取程序
10.1.3练习题
10.2使用PCL进行物品检测
10.2.1编写物品检测程序
10.2.2仿真运行物品检测程序
10.2.3练习题
10.3本章小结
第11章ROS2的机械臂应用
11.1ROS2中的机械臂消息包格式
11.2机械臂控制
11.2.1编写机械臂控制程序
11.2.2仿真运行点云数据获取程序
11.2.3练习题
11.3使用机械臂进行物品抓取
11.3.1编写物品抓取程序
11.3.2仿真运行物品抓取程序
11.3.3练习题
11.4本章小结
第12章基于ROS2的综合应用
12.1方案设计
12.1.1建图导航方案设计
12.1.2物品抓取方案设计
12.1.3主体任务方案设计
12.2采集环境数据
12.2.1SLAM环境建图
12.2.2设置航点坐标
12.3编写程序代码
12.3.1Launch文件的编写
12.3.2服务机器人程序实现
12.4仿真运行服务机器人程序
12.5本章小结
参考文献