ROS2機(jī)器人入門到實(shí)戰(zhàn)教程(魚香ROS)

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（一）?ROS2入門篇

第 1 章 ROS2介紹與安裝

基礎(chǔ)篇-Linux基礎(chǔ)

• 1.Linux與Ubuntu系統(tǒng)介紹
• 2.在虛擬機(jī)中安裝Ubuntu
• 3.玩轉(zhuǎn)Ubuntu之常用指令
• 4.玩轉(zhuǎn)Ubuntu之編程工具
• 5.玩轉(zhuǎn)Ubuntu之常用軟件

入門篇-ROS2介紹安裝

• 1.ROS2前世今生
• 2.ROS與ROS2對比
• 3.動手安裝ROS2
• 4.ROS2初體驗(yàn)

進(jìn)階篇-架構(gòu)與中間件

• 1.ROS2系統(tǒng)架構(gòu)
• 2.中間件DDS架構(gòu)

第 2章 ROS第一個節(jié)點(diǎn)

基礎(chǔ)篇-編程基礎(chǔ)

• 1.使用gcc編譯ROS2節(jié)點(diǎn)
• 2.使用make編譯ROS2節(jié)點(diǎn)
• 3.使用CMakeList.txt編譯ROS2節(jié)點(diǎn)
• 4.CMake依賴查找流程
• 5.Python依賴查找流程
• 6.Python工具之Setup

入門篇-動手使用ROS2

• 1.ROS2節(jié)點(diǎn)介紹
• 2.ROS2功能包與工作空間
• 3.ROS2構(gòu)建工具之Colcon
• 4.使用RCLCPP編寫節(jié)點(diǎn)
• 5.使用RCLPY編寫節(jié)點(diǎn)

進(jìn)階篇-ROS2系統(tǒng)

• 1.面向?qū)ο缶幊趟枷?/li>
• 2.使用面向?qū)ο蠓绞骄帉慠OS2節(jié)點(diǎn)
• 3.Colcon使用進(jìn)階
• 4.ROS2節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)與多機(jī)通信

第3章 ROS2節(jié)點(diǎn)通信之話題與服務(wù)

基礎(chǔ)篇-中間件

• 1.從底層理解通信
• 2.通信中間件之ZMQ

入門篇-話題與服務(wù)

• 1.ROS2話題入門
• 2.話題之RCLCPP實(shí)現(xiàn)
• 3.話題之RCLPY實(shí)現(xiàn)
• 4.ROS2服務(wù)入門
• 5.服務(wù)之RCLCPP實(shí)現(xiàn)
• 6.服務(wù)之RCLPY實(shí)現(xiàn)
• 7.ROS2接口介紹
• 8.自定義接口RCLCPP實(shí)戰(zhàn)
• 9.自定義接口RCLPY實(shí)戰(zhàn)

進(jìn)階篇-中間件進(jìn)階

• 1.原始數(shù)據(jù)類型與包裝類型
• 2.通信質(zhì)量Qos配置指南
• 3.DDS進(jìn)階之Fast-DDS環(huán)境搭建
• 4.使用DDS進(jìn)行訂閱發(fā)布

第4章 ROS2通信之參數(shù)與動作

基礎(chǔ)篇-控制概述

• 1.開環(huán)控制與閉環(huán)控制

入門篇-參數(shù)與動作

• 1.參數(shù)（Param）通信
• 2.參數(shù)之RCLCPP實(shí)現(xiàn)
• 3.參數(shù)之RCLPY實(shí)現(xiàn)
• 4.動作（Action）通信與自定義接口
• 5.動作之CPP實(shí)現(xiàn)
• 6.動作之RCLPY實(shí)現(xiàn)
• 7.通信機(jī)制對比總結(jié)

進(jìn)階篇-原理進(jìn)階

• 1.ROS參數(shù)通信原理介紹
• 3.生命周期節(jié)點(diǎn)

[第5章 ROS2常用工具]

入門篇-參數(shù)與動作

• 1. 啟動管理工具-Launch
• 2.ROS2命令行工具
• 3.數(shù)據(jù)可視化工具-RVIZ
• 4.常用調(diào)試小工具-RQT
• 5.數(shù)據(jù)錄播工具-rosbag2
• 6.兼容仿真工具-Gazebo

（二）機(jī)器人學(xué)篇

第 6 章 運(yùn)動學(xué)基礎(chǔ)

基礎(chǔ)篇-數(shù)學(xué)基礎(chǔ)

• 1.矩陣與矩陣運(yùn)算
• 2.MiniConda與Jupyter介紹安裝
• 3.矩陣運(yùn)算實(shí)戰(zhàn)

入門篇-機(jī)器人運(yùn)動學(xué)

• 1.空間坐標(biāo)描述
• 2.空間坐標(biāo)描述實(shí)戰(zhàn)
• 3.姿態(tài)的不同表示
• 4.姿態(tài)轉(zhuǎn)換實(shí)戰(zhàn)
• 5.齊次坐標(biāo)變換
• 6.齊次坐標(biāo)變換實(shí)戰(zhàn)
• 7. 機(jī)器人運(yùn)動學(xué)介紹

第 7章 ROS運(yùn)動學(xué)

入門篇-機(jī)器人運(yùn)動學(xué)

• 1.tf2介紹
• 2.學(xué)會使用RVIZ2-TF組件
• 3.坐標(biāo)變換發(fā)布監(jiān)聽Python實(shí)現(xiàn)
• 4.坐標(biāo)變換發(fā)布監(jiān)聽C++實(shí)現(xiàn)

（三）建模仿真篇

第 8 章 機(jī)器人建模

入門篇-機(jī)器人建模

• 1.URDF統(tǒng)一機(jī)器人建模語言
• 2.RVIZ2可視化URDF模型
• 3.創(chuàng)建一個兩輪差速模型
• 4.通過JointStates控制RVIZ2關(guān)節(jié)

第 9章 機(jī)器人仿真

入門篇-機(jī)器人運(yùn)動學(xué)

• 1.機(jī)器人仿真介紹
• 2.為機(jī)器人URDF模型注入物理屬性
• 3.在Gazebo加載機(jī)器人模型
• 4.Gazebo仿真插件之兩輪差速
• 5.Gazebo仿真插件之IMU
• 6.Gazebo仿真插件之激光雷達(dá)
• 7.Gazebo仿真環(huán)境搭建

進(jìn)階篇

• 1.Gazebo仿真插件之超聲波

（四）Nav2導(dǎo)航篇

第 10 章 SLAM建圖

基礎(chǔ)篇-圖像基礎(chǔ)

• 1.圖像常見格式及存儲
• 2.柵格地圖介紹

入門篇-SLAM建圖

• 1.SLAM前世今生
• 2.Carto介紹及安裝
• 3.配置FishBot進(jìn)行建圖

進(jìn)階篇-Carto與地圖

• 1.ROS2地圖加載與編輯

第 11章 Nav2導(dǎo)航仿真實(shí)戰(zhàn)

入門篇-Nav2導(dǎo)航入門

• 1.Nav2導(dǎo)航框架介紹與安裝
• 2.為FishBot配置Nav2
• 3.使用FishBot進(jìn)行自主導(dǎo)航
• 4.使用Nav2導(dǎo)航API進(jìn)行導(dǎo)航

（五）ROS2硬件控制篇

第 13 章 嵌入式開發(fā)之點(diǎn)燈開始

基礎(chǔ)篇-嵌入式開發(fā)介紹與環(huán)境搭建

• 1.什么是單片機(jī)MCU
• 2.單片機(jī)開發(fā)平臺
• 3.搭建PlateFormIO開發(fā)環(huán)境
• 4.PIO工程結(jié)構(gòu)&構(gòu)建方式
• 5.第一個HelloWorld工程
• 6.串口通信-接收實(shí)驗(yàn)

入門篇-從點(diǎn)燈開始學(xué)起

• 1.點(diǎn)燈基礎(chǔ)-看懂LED驅(qū)動電路
• 2.完成點(diǎn)燈-學(xué)會GPIO輸出
• 3.完成點(diǎn)燈-學(xué)會GPIO輸入
• 4.電池電壓測量-學(xué)會使用ADC

進(jìn)階篇-學(xué)會使用第三方庫

• 1.學(xué)會安裝第三方開源庫
• 2.使用開源庫驅(qū)動IMU
• 3.學(xué)會面向?qū)ο缶幊?封裝IMU驅(qū)動
• 4.使用開源庫驅(qū)動OLED
• 5.通訊協(xié)議小課堂-I2C通信
• 6.I2C通信實(shí)驗(yàn)-點(diǎn)亮OLED

第 14章 接入ROS2-MicroROS

基礎(chǔ)篇-第一個MicroROS節(jié)點(diǎn)

• 1.MicroROS介紹與服務(wù)安裝
• 2.你的第一個MicroROS節(jié)點(diǎn)

入門篇-在嵌入式平臺實(shí)現(xiàn)話題與服務(wù)通信

• 1.話題訂閱-控制LED
• 2.話題發(fā)布-上傳電量信息
• 3.服務(wù)實(shí)現(xiàn)-兩數(shù)相加

進(jìn)階篇-MicroROS原理與使用進(jìn)階

• 1.控制OLED-自定義消息接口
• 2.做個時鐘-系統(tǒng)時間同步
• 3.無線通訊-了解傳輸原理
• 4.榨干性能-使用雙核進(jìn)行MicroROS

第 15章 ROS2硬件實(shí)戰(zhàn)（自制建議雷達(dá)）

• 1.簡易雷達(dá)原理介紹
• 2.使用超聲波測量距離
• 3.使用pwm控制舵機(jī)角度
• 4.實(shí)現(xiàn)循環(huán)掃描測量
• 5.ROS雷達(dá)消息合成與分布

（六）FishBot移動機(jī)器人開發(fā)篇

第 16 章 移動機(jī)器人控制系統(tǒng)搭建

• 1.移動機(jī)器人底盤結(jié)構(gòu)介紹
• 2.從H橋說起-電機(jī)驅(qū)動原理介紹
• 3.電機(jī)控制之正反轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)
• 4.電機(jī)控制之速度控制實(shí)驗(yàn)
• 5.電機(jī)控制之使用開源庫驅(qū)動多路電機(jī)
• 6.做個遙控車-訂閱ROS2 Twist
• 7.從編碼器說起-速度測量原理介紹
• 8.脈沖測量與校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)
• 9.速度轉(zhuǎn)換-機(jī)器人最大速度測量
• 10.控制速度-PID控制器實(shí)現(xiàn)
• 11.兩輪差速機(jī)器人運(yùn)動學(xué)介紹
• 12. 實(shí)時速度計算-運(yùn)動學(xué)正解
• 13.目標(biāo)速度控制-運(yùn)動學(xué)逆解
• 14.里程計計算-速度積分
• 15.采用MicroROS發(fā)布里程計
• 16.項(xiàng)目總結(jié)與擴(kuò)展
• 17.拓展-源碼編譯Agent

第 17章 FishBot建圖與導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)

FishBot建圖實(shí)現(xiàn)

• 1.可視化雷達(dá)點(diǎn)云-學(xué)會驅(qū)動雷達(dá)
• 2.建圖前準(zhǔn)備1-了解ROS標(biāo)準(zhǔn)REP105
• 3.建圖前準(zhǔn)備2-發(fā)布o(jì)dom的TF
• 4.建圖前準(zhǔn)備3-準(zhǔn)備URDF
• 5.使用SLAM_TOOLBOX完成建圖
• 6.地圖保存與編輯

FishBot導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)

• 1.Nav2介紹與安裝
• 2.配置Navigation2參數(shù)
• 3.編寫Launch并啟動導(dǎo)航
• 4.進(jìn)行單點(diǎn)與路點(diǎn)導(dǎo)航

第 18章 移動機(jī)器人導(dǎo)航進(jìn)階

• 1.使用API進(jìn)行導(dǎo)航

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