第十章 NavigationNavigation是机器人最基本的功能之一，ROS为我们提供了一整套Navigation的解决方案，包括全局与局部的路径规划、代价地图、异常行为恢复、地图服务器等等，这些开源工具包极大地减少了我们开发的工作量，任何一套移动机器人硬件平台经过这套方案就可以快速部署实现。10.1 Navigation Stack10.1.1 Navigation StackNavigation Stack是一个ROS的metapackage，里面包含了ROS在路径规划、定位、地图、异常行为恢复等方面的package，其中运行的算法都堪称经典。Navigation Stack的主要作用就是路径规划，通常是输入各传感器的数据，输出速度。一般我们的ROS都预装了Navigation。Navigation Stack的源代码位于https://github.com/ros-plannin

第九章 SLAM本章简介机器人研究的问题包含许许多多的领域，我们常见的几个研究的问题包括：建图(Mapping)、定位(Localization)和路径规划（Path Planning），如果机器人带有机械臂，那么运动规划（Motion Planning）也是重要的一个环节。而同步定位与建图（SLAM）问题位于定位和建图的交集部分。SLAM需要机器人在未知的环境中逐步建立起地图，然后根据地区确定自身位置，从而进一步定位。 这一章我们来看ROS中SLAM的一些功能包，也就是一些常用的SLAM算法，例如Gmapping、Karto、Hector、Cartographer等算法。这一章我们不会去关注算法背后的数学原理，而是更注重工程实现上的方法，告诉你SLAM算法包是如何工作的，怎样快速的搭建起SLAM算法。9.1 地图9.1.1 直观印象ROS中的地图很好理解，就是一张普通的灰度图像，通常为p

第八章 TF与URDF本章简介机器人的坐标变换一直以来是机器人学的一个难点，我们人类在进行一个简单的动作时，从思考到实施行动再到完成动作可能仅仅需要几秒钟，但是机器人来讲就需要大量的计算和坐标转换。其中的坐标转换TF和URDF是本章要详细介绍的内容。首先我们从认识TF开始，然后学习TF消息和TF树，在后面我们还介绍了TF的数据类型和在C++以及Python中的一些函数和类。也简单介绍了统一机器人描述格式URDF．学习了TF和URDF，我们才开始真正的深入认识ROS。8.1 认识TF8.1.1 简介TF是一个ROS世界里的一个基本的也是很重要的概念，所谓TF(TransForm)，就是坐标转换．在现实生活中，我们做出各种行为模式都可以在很短的时间里完成，比如拿起身边的物品，但是在机器人的世界里，则远远没有那么简单．观察下图，我们来分析机器人拿起身边的物品需要做到什么，而TF又起到什么样的作用

第七章 rospy本章简介上一章我们学习了C++语音的ROS接口roscpp，本章我们来学习ROS的另一个接口rospy，也即是Python语音的接口。客户端库（Client Libarary）不仅仅指的是C++、Python语言的接口，其实是各种语言的接口统称。rospy中函数的定义，函数的用法都和roscpp不相同。本章依旧需要一定的Python编程基础，不熟悉该语言需要先行学习Python编程基础。本章的主要内容有rospy的一些常用的函数，以及一些重要的类。结合这些内容，本章还给出了topic demo和service demo的具体格式和写法，方便读者更直观的学习rospy的编写。7.1 rospy与主要接口7.1.1 rospy vs roscpprospy是Python版本的ROS客户端库，提供了Python编程需要的接口，你可以认为rospy就是一个Python的模块(Mo

第六章 roscpp本章简介从本章开始，我们就要正式的接触ROS编程了。在之前的章节，你了解到用命令行启动ROS程序、发送指令消息，或使用可视化界面来调试机器人。你可能很想知道，这些工具到底是如何实现这些功能的。起始这些工具本质上都是基于ROS的客户端库（Client Libarary）实现的，所谓客户端库，简单的理解就是一套接口，ROS为我们机器人开发者提供了不同语言的接口，比如roscpp是C++语言ROS接口，rospy是python语言的ROS接口，我们直接调用它所提供的函数就可以实现topic、service等通信功能。本章我们介绍roscpp，给你介绍roscpp的基本函数，告诉你用C++开发ROS的基本方法。本章的内容需要有C++的基础，如果你对C++比较陌生，建议先学习C++编程。6.1 Client Library与roscpp6.1.1 Client Library简介

第五章 常用工具本章简介本章主要介绍了ROS开发时常常使用的工具，分别是：GazeboRVizrqtrosbagrosbridgemoveit!这六个工具是我们开发常常用到的工具，gazebo是一种最常用的ROS仿真工具，也是目前仿真ROS效果最好的工具；RViz是可视化工具，是将接收到的信息呈现出来；rqt则是非常好用的数据流可视化工具，有了它我们可以直观的看到消息的通信架构和流通路径；rosbag则是对软件包进行操作的一个命令，此外还提供代码API，对包进行操作编写。rosbridge是一个沟通ROS和外界的功能包，moveit!是目前为止应用最广泛的开源操作软件。好好学习本章，熟练使用这几款工具对于我们的ROS学习和开发都有极大的好处，可以事半功倍。5.1 Gazebo5.1.1 简介ROS中的工具就是帮助我们完成一系列的操作，使得我们的工作更加轻松高效。ROS工具的功能大概有以下几

第四章 ROS通信架构（二）本章简介继上一章节介绍了ROS通信架构中最常见的话题通信方式，本章节将继续介绍ROS通信方式中的service、parameter server、actionlib。通过学习这四种通信方式，了解他们的通信原理和参数命令。当然还有各自的优缺点和不同的适用方面。通过这两章的学习，大致上会对于ROS的通信架构有一个宏观的理解，为后面的学习和实际应用提供了理论基础。4.1 Service4.1.1 Service上一章我们介绍了ROS的通信方式中的topic(主题)通信，我们知道topic是ROS中的一种单向的异步通信方式。然而有些时候单向的通信满足不了通信要求，比如当一些节点只是临时而非周期性的需要某些数据，如果用topic通信方式时就会消耗大量不必要的系统资源，造成系统的低效率高功耗。 这种情况下，就需要有另外一种请求-查询式的通信模型。这节我们来介绍ROS通信中的

第三章 ROS通信架构（一）本章简介ROS的通信架构是ROS的灵魂，也是整个ROS正常运行的关键所在。ROS通信架构包括各种数据的处理，进程的运行，消息的传递等等。本章主要介绍了通信架构的基础通信方式和相关概念。其中首先介绍了最小的进程单元节点Node,和节点管理器Node master。了解了ROS中的进程都是由很多的Node组成，并且由Node master来管理这些节点。第二节我们介绍了ROS的“发动机”——launch文件，学习它的格式和内容，更深入的理解ROS在启动运行时它的工作都是由什么进程支配的，从而理解启动运行的原理。在后面的几节我们介绍了ROS中通信方式。ROS中的通信方式有四种，主题、服务、参数服务器、动作库。每个通信方式都有自己的特点，本章首先介绍话题通信方式--topic。3.1 Node & Master3.1.1 Node在ROS的世界里，最小的进程单元

第二章 ROS文件系统本章简介本章主要介绍了ROS的工程结构，也就是ROS的文件系统结构。要学会建立一个ROS工程，首先要认识一个ROS工程，了解它们的组织架构，从根本上熟悉ROS项目的组织形式，了解各个文件的功能和作用，才能正确的进行开发和编程。本章的主要内容有，介绍catkin的编译系统，catkin工作空间的创建和结构，package软件包的创建和结构，介绍CMakeLists.txt文件，package.xml以及其他常见文件。从而系统的梳理了ROS文件空间的结构，对于我们ROS学习和开发有着重要的作用。2.1 Catkin编译系统对于源代码包，我们只有编译才能在系统上运行。而Linux下的编译器有gcc、g++，随着源文件的增加，直接用gcc/g++命令的方式显得效率低下，人们开始用Makefile来进行编译。然而随着工程体量的增大，Makefile也不能满足需求，于是便出现了C

1.1 机器人时代的到来机器人时代与ROS诞生他们速度很快，具有非凡智慧与致命力量；他们不受生命周期桎梏，是未来科技的希望。机器人和仿生机器，正要从实验室的襁褓中迸裂而出，投入市场的广阔天地，运算能力的大幅进步加上最新的机器人脑部设计，为机器人科技带来前所未有的改革，毋庸置疑，机器人即将改变人类工作场所及生活状态。神爱世人，人亦钟情所造之物，如今有幸跟随时代步伐，一起创造世界，借不灭之躯，走遍险远之地，看尽世之奇伟瑰怪。曾经，机器人创新的门槛非常高。如果你想在任何应用领域开发出有分量的产品，你需要建立一整套能够实现你想法的系统：包括硬件设备，当然还有控制系统，界面接口，以及让机器人运行并作为测试平台的检测工具。“没有什么是现成的设备，除了一些很差，闭源的东西外。”随着机器人领域的快速发展和复杂化，代码复用和模块化的需求日益强烈，已有的开源系统已不能很好地适应需求，2010年Willow G