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ROS机器人程序设计（原书第2版）补充资料 （柒） 第七章 3D建模与仿真 urdf Gazebo V-Rep Webots Morse

2024-08-22 04:44:43   218人阅读

ROS机器人程序设计（原书第2版）补充资料 （柒） 第七章 3D建模与仿真 

urdf Gazebo V-Rep Webots Morse

书中，大部分出现hydro的地方，直接替换为indigo或jade或kinetic，即可在对应版本中使用。

提供ROS接口的3D软件比较多，本章以最典型的Gazebo介绍为主，从Player/Stage/Gazebo发展而来，现在独立的机器人仿真开发环境，目前2016年最新版本Gazebo7.1配合ROS（kinetic）使用。

补充内容：http://blog.csdn.net/zhangrelay/article/details/50241863

本书翻译基本参考官方推荐用语，如下：

ROS wiki 是一个开放的公共平台，你可以在上面编辑分享对社区有用的信息，比如翻译或编写教程。欢迎大家在这个非盈利性的公共平台上一起维护和分享ROS中文相关资源。 

如果你想翻译，只需参考以下指南并自觉按照wiki编辑规范用心翻译： 

  • 如何开始翻译（翻译必读），包括翻译时的页面编辑方法、注意事项、约定以及翻译技巧等。 

  • ROS专有词汇中英对照列表，ROS专有词汇中英对照列表，请尽量保持统一。 

  • 最佳翻译参考，一些典型词句的翻译方法，仅供参考以保持统一。 

  • 贡献者名单，如果你觉得有必要可以自行添加自己的名单，鼓励无名英雄。 

目前已完成“初级”和“中级”教程翻译，但还需要保持更新。翻译时最好教程优先，以下是推荐优先翻译的部分： 

  • ROS 基本概念等 

  • catkin 教程。 

  • roscpp 教程。 

  • rospy 教程。 

  • URDF 教程。 

  • rviz 教程。 

  • TF 教程。 

  • 导航 教程。 

  • pcl 教程。 

ROS中文社区及资料，如下：

QQ群

  • 361379172【ROS机器人操作系统】，ROSwiki交流分享求助群。 

  • 144964398【ROS机器人技术交流群】。 

  • 253247353【ROS(机器人操作系统)】。 

  • 204907939【Gaitech ROS Forum】，Turtlebot中国代理商Gaitech官方群。

  • 9820986【机器人操作系统】。 

  • 109434898【ExBot开源机器人社区】。 

  • 184903125【ROS机器人俱乐部】。 

论坛及博客

  • ROS维基社区，由ROS学者从业者自由组成的维基社区，主要解决ROS应用出现的错误大家互相帮助和分享。 

  • ROS机器人俱乐部，自由、分享、开源的中文ROS交流社区。 

  • ROS中文问答网，非营利性ROS中文问答网，answers.ros.org中文版。 

  • ros.gaitech.net，Gaitech官方论坛。 

  • www.robotos.net，由爱好者维护的社区论坛。 

  • blog.exbot.net，易科机器人实验室的博客，包含一些ROS相关的应用教程。 

  • books.exbot.net，易科机器人实验室维护的机器人开源图书，包含一些ROS相关图书。 

视频教程

  • 51cto.com，机器人操作系统ROS精品入门视频课程。 


官网教程：

非初学者: 如果你已经很熟悉 ROS fuerte(要塞龟)或更早期版本的使用，而只是想使用在groovy(加岛象龟)和hydro(渔龟)中开始采用的最新编译构建系统catkin，那你可以深入学习catkin教程。 但是我们仍然建议所有人学完整个“初级”教程以方便理解新增的功能特性。 

如果你是Linux初学者：也许先学习一些有关linux命令行工具的快速使用教程会对你很有帮助，这里有篇好教程（英文）。 

目录

  1. 核心ROS教程
    1. 初级
    2. 中级
  2. ROS标准
  3. 外部ROS资源
    1. 外部教程
    2. 外部研讨会或课件
  4. 在机器人上运行ROS
  5. 其它ROS函数库教程
  6. 提供ROS接口的函数库教程

核心ROS教程

初级

  1. 安装并配置ROS环境

    本教程详细描述了ROS的安装与环境配置。

  2. ROS文件系统介绍

    本教程介绍ROS文件系统概念，包括命令行工具roscd、rosls和rospack的使用。

  3. 创建ROS程序包

    本教程介绍如何使用roscreate-pkg或catkin创建一个新程序包,并使用rospack查看程序包的依赖关系。

  4. 编译ROS程序包

    本教程介绍ROS程序包的编译方法

  5. 理解 ROS节点

    本教程主要介绍 ROS 图（graph）概念 并讨论roscore、rosnode和 rosrun 命令行工具的使用。

  6. 理解ROS话题

    本教程介绍ROS话题（topics）以及如何使用rostopic 和 rxplot 命令行工具。

  7. 理解ROS服务和参数

    本教程介绍了ROS 服务和参数的知识，以及命令行工具rosservice 和 rosparam的使用方法。

  8. 使用 rqt_console 和 roslaunch

    本教程介绍如何使用rqt_console和rqt_logger_level进行调试，以及如何使用roslaunch同时运行多个节点。早期版本中的rqt工具并不完善，因此，如果你使用的是“ROS fuerte”或更早期的版本，请同时参考这个页面学习使用老版本的“rx”工具。

  9. 使用rosed编辑ROS中的文件

    本教程将展示如何使用rosed来简化编辑过程。

  10. 创建ROS消息和ROS服务

    本教程详细介绍如何创建并编译ROS消息和服务，以及rosmsg, rossrv和roscp命令行工具的使用。

  11. 编写简单的消息发布器和订阅器 (C++)

    本教程将介绍如何编写C++的发布器节点和订阅器节点。

  12. 写一个简单的消息发布器和订阅器 (Python)

    本教程将通过Python编写一个发布器节点和订阅器节点。

  13. 测试消息发布器和订阅器

    本教程将测试上一教程所写的消息发布器和订阅器。

  14. 编写简单的Service和Client (C++)

    本教程介绍如何用C++编写Service和Client节点。

  15. 编写简单的Service和Client (Python)

    本教程介绍如何用Python编写Service和Client节点。

  16. 测试简单的Service和Client

    本教程将测试之前所写的Service和Client。

  17. 录制与回放数据

    本教程将教你如何将ROS系统运行过程中的数据录制到一个.bag文件中，然后通过回放数据来重现相似的运行过程。

  18. roswtf入门

    本教程介绍了roswtf工具的基本使用方法。

  19. 探索ROS维基

    本教程介绍了ROS维基(wiki.ros.org)的组织结构以及使用方法。同时讲解了如何才能从ROS维基中找到你需要的信息。

  20. 接下来做什么？

    本教程将讨论获取更多知识的途径，以帮助你更好地使用ROS搭建真实或虚拟机器人。

现在你已经完成了初级教程的学习，请回答这个 问卷来检验一下自己的学习效果。

中级

大多数客户端API的使用教程可以在相关程序包(roscpp, rospy, roslisp)中找到。 

  1. 手动创建ROS package

    本教程将展示如何手动创建ROS package

  2. 管理系统依赖项

    本教程将展示如何使用rosdep安装系统依赖项.

  3. Roslaunch在大型项目中的使用技巧

    本教程主要介绍roslaunch在大型项目中的使用技巧。重点关注如何构建launch文件使得它能够在不同的情况下重复利用。我们将使用 2dnav_pr2 package作为学习案例。

  4. ROS在多机器人上的使用

    本教程将展示如何在两台机器上使用ROS系统，详述了使用ROS_MASTER_URI来配置多台机器使用同一个master。

  5. 自定义消息

    本教程将展示如何使用ROS Message Description Language来定义你自己的消息类型.

  6. 在python中使用C++类

    本教程阐述一种在python中使用C++类的方法。

  7. 如何编写教程

    （概述：）本教程介绍在编辑ros.org维基时可以用到的模板和宏定义，并附有示例以供参考。

ROS标准

  • ROS开发者指南 有关代码风格和软件包布局等相关指南。 

  • 标准测量单位和坐标约定。 

外部ROS资源

外部教程

  • 机器人操作系统ROS精品入门视频课程（中文）

  • ANU的ROS视频教程

  • NooTriX的手把手ROS教程

  • Jonathan Bohren的ROS教程

  • Clearpath Robotics 的知识库

外部研讨会或课件

  • 由位于东京的TORK提供的面向企业基础培训的研讨会

在机器人上运行ROS

  • 创建你自己的URDF文件 创建一个定制的通用机器人格式化描述文件。 

  • ros_control 使用ROS的标准控制器框架来与硬件连接。 

  • 在Gazebo中使用URDF 在Gazebo机器人模拟器中添加必要的标记。 

  • 搭建 MoveIt! 建立配置程序包（configuration package）来使用MoveIt!运动规划框架。 

其它ROS函数库教程

  • Robot Model

  • Visualization

  • actionlib

  • pluginlib

  • nodelets

  • 导航

  • ROS-Industrial Tutorials

提供ROS接口的函数库教程

  • Stage

  • TF

  • PCL with ROS


当完成初级和中级教程后，就可以依据需要进行ROS相关主题学习。

下面言归正传：

第192页：

简介本章要点。

第193-198页：

URDF，统一机器人描述格式的构成，创建，rviz中查看，属性配置等。

补充阅读：

学习 URDF (Unified Robot Description Format，统一的机器人描述文件格式)

  1. Create your own urdf file

    In this tutorial you start creating your own urdf robot description file.

  2. Parse a urdf file

    This tutorial teaches you how to use the urdf parser

  3. Using the robot state publisher on your own robot

    This tutorial explains how you can publish the state of your robot to tf, using the robot state publisher.

  4. Start using the KDL parser

    This tutorial teaches you how to create a KDL Tree from a URDF file

  5. Using urdf with robot_state_publisher

    This tutorial gives a full example of a robot model with URDF that uses robot_state_publisher. First, we create the URDF model with all the necessary parts. Then we write a node which publishes the JointState and transforms. Finally, we run all the parts together.

手把手学习URDF

  1. Building a Visual Robot Model with URDF from Scratch

    Learn how to build a visual model of a robot that you can view in Rviz

  2. Building a Movable Robot Model with URDF

    Learn how to define movable joints in URDF

  3. Adding Physical and Collision Properties to a URDF Model

    Learn how to add collision and inertial properties to links, and how to add joint dynamics to joints.

  4. Using Xacro to Clean Up a URDF File

    Learn some tricks to reduce the amount of code in a URDF file using Xacro

实例讲解一个完整的URDF文件

  1. Understanding the PR2 Robot Description

    This tutorial explains the layout of the top level URDF Xacro file for a complex robot such as PR2.

第199-205页：

xacro机器人建模。http://wiki.ros.org/xacro

在jade之后版本中增加了一些内容，注意官网的New in Jade标签。

第205-214页：

在ROS使用Gazebo进行机器人仿真。

补充参考：http://blog.csdn.net/ZhangRelay/article/category/6457458

Gazebo机器人仿真学习探索笔记系列。

第215页：

本章小结。


思考与巩固：

1 在Gazebo中建立一个机器人模型，并用键盘控制在环境中运动。

2 加入传感器获取环境信息识别障碍等。

3 在V-Rep中使用ROS接口进行机器人控制和传感器信息获取。

4 熟练掌握URDF和xacro。


本章内容较多，需要掌握xml语言特点，并熟练使用。注意.xacro和.urdf区别。移动控制机器人的C++或Python代码。其他开源或商业3D建模软件创建自己的模型，启动Gazebo和ROS的.launch文件特点，添加传感器并在rviz中获取可视化数据。


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