智能機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)踐

第一章緒論

1緒論2機(jī)器人的定義古代機(jī)器人簡(jiǎn)介近代機(jī)器人簡(jiǎn)介現(xiàn)代機(jī)器人簡(jiǎn)介機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)鏈機(jī)器人平臺(tái)簡(jiǎn)介AI開發(fā)平臺(tái)簡(jiǎn)介1.機(jī)器人的定義機(jī)器人形象和機(jī)器人(Robot)一詞，最早出現(xiàn)在科幻和文學(xué)作品中。1920年，捷克作家卡雷爾·卡佩克發(fā)表了一部名為《羅薩姆的萬(wàn)能機(jī)器人》的劇本。作者根據(jù)小說(shuō)中Robota（捷克文，原意為“勞役、苦工”）和Robotnik（波蘭文，原意為“工人”）創(chuàng)造出“Robot這個(gè)詞。341.機(jī)器人的定義1950年，科幻小說(shuō)家艾薩克·阿西莫夫在小說(shuō)《我，機(jī)器人》中設(shè)立了著名的“機(jī)器人學(xué)的三大法則”，規(guī)定所有機(jī)器人必須遵守：機(jī)器人不得傷害人類，且確保人類不受傷害在不違背第一及第二法則的前提下，機(jī)器人必須保護(hù)自己在不違背第一法則的前提下，機(jī)器人必須服從人類的命令1965年的阿西莫夫51.機(jī)器人的定義中國(guó)學(xué)術(shù)組織與人或生物相似的智能能力高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器美國(guó)機(jī)器人工業(yè)協(xié)會(huì)日本工業(yè)機(jī)器人協(xié)會(huì)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織通過(guò)可編程動(dòng)作來(lái)執(zhí)行各種任務(wù)具有編程能力的多功能操作機(jī)記憶裝置和末端執(zhí)行器通過(guò)自動(dòng)化的動(dòng)作而代替人類勞動(dòng)的通用機(jī)器通過(guò)編程和自動(dòng)控制來(lái)執(zhí)行任務(wù)的機(jī)器62.古代機(jī)器人簡(jiǎn)介木鳥東漢時(shí)期，張衡發(fā)明了測(cè)量路程用的“計(jì)里鼓車”。該車上裝有木人、鼓和鐘，每走1里，擊鼓1次，每走10里擊鐘一次。三國(guó)蜀漢時(shí)期,諸葛亮創(chuàng)造出的“木牛流馬”可以運(yùn)送軍用物資。這也許是最早的陸地軍用機(jī)器人。記里鼓車春秋時(shí)代后期，魯班利用竹子和木料制造出一個(gè)木鳥，它能在空中飛行，“三日不下”，被稱為世界上第一個(gè)空中飛行機(jī)器人。木牛流馬72.古代機(jī)器人簡(jiǎn)介公元前3世紀(jì)，古希臘發(fā)明家戴達(dá)羅斯用青銅為克里特島國(guó)王邁諾斯塑造了一個(gè)守衛(wèi)寶島的青銅衛(wèi)士塔羅斯青銅衛(wèi)士塔羅斯亞歷山大時(shí)代的古希臘希羅發(fā)明了以水、空氣和蒸汽壓力為動(dòng)力的機(jī)械玩具，它可以自己開門，還可以借助蒸汽唱歌，如氣轉(zhuǎn)球、自動(dòng)門希羅氣轉(zhuǎn)球機(jī)器鴨法國(guó)的天才技師杰克·戴·瓦克遜于1738年發(fā)明了一只機(jī)器鴨。它會(huì)游泳、喝水、吃東西和排泄，還會(huì)嘎嘎叫83.近代機(jī)器人簡(jiǎn)介1954年，美國(guó)人喬治·德沃爾（G.C.Devol）制造出世界上第一臺(tái)可編程的機(jī)器人。當(dāng)年，他提出了“通用重復(fù)操作機(jī)器人”的方案。第一代可編程機(jī)器人1959年，喬治·德沃爾與美國(guó)發(fā)明家約瑟夫·英格伯格（“工業(yè)機(jī)器人之父”）聯(lián)手成立了世界上第一家機(jī)器人制造工廠——Unimation公司1961年，第一臺(tái)現(xiàn)代意義的工業(yè)機(jī)器人FirstUnimateArm在GeneralMotors總裝廠亮相1978年，美國(guó)Unimation公司推出通用工業(yè)機(jī)器人PUMA，這標(biāo)志著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)成熟。在過(guò)去的30到40年間，機(jī)器人獲得引人注目的發(fā)展。具體體現(xiàn)在：機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在全世界迅速發(fā)展；機(jī)器人的應(yīng)用范圍遍及工業(yè)、科技和國(guó)防的各個(gè)領(lǐng)域；形成了新的學(xué)科——機(jī)器人學(xué)；機(jī)器人向智能化方向發(fā)展；服務(wù)機(jī)器人成為機(jī)器人的新秀而迅猛發(fā)展。94.現(xiàn)代機(jī)器人簡(jiǎn)介現(xiàn)代機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人服務(wù)機(jī)器人特種機(jī)器人104.現(xiàn)代機(jī)器人簡(jiǎn)介114.現(xiàn)代機(jī)器人簡(jiǎn)介125.機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)鏈控制器減速器伺服電機(jī)傳感器末端執(zhí)行器上游零部件家庭服務(wù)醫(yī)療服務(wù)酒店餐飲零售批發(fā)特種安防倉(cāng)儲(chǔ)物流航空航天石油化工食品飲料精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)汽車制造電子制造下游應(yīng)用機(jī)器人生產(chǎn)與集成環(huán)境交互系統(tǒng)人機(jī)交互系統(tǒng)感知系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)本體制造系統(tǒng)集成瑪垛機(jī)器人噴涂機(jī)器人搬運(yùn)機(jī)器人裝配機(jī)器人分揀機(jī)器人檢測(cè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人特種服務(wù)機(jī)器人公共服務(wù)機(jī)器人個(gè)人/家庭服務(wù)機(jī)器人服務(wù)機(jī)器人機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)共性技術(shù)系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)操作系統(tǒng)技術(shù)模塊化與重構(gòu)技術(shù)前沿技術(shù)人機(jī)自然交互技術(shù)生機(jī)電融合技術(shù)仿生感知與認(rèn)知技術(shù)安裝帶舵機(jī)末端套件的笛卡爾坐標(biāo)系安裝帶舵機(jī)末端套件的關(guān)節(jié)坐標(biāo)系1.Dobot魔術(shù)師機(jī)器人Dobot魔術(shù)師機(jī)器人是越疆科技研發(fā)的一款桌面級(jí)智能機(jī)械臂。機(jī)器人由底座、大臂、小臂、末端工具等組成。讀者可以在越疆科技的官網(wǎng)（/）了解關(guān)于Dobot魔術(shù)師機(jī)器人的更多信息。1.1Dobot魔術(shù)師機(jī)器人的坐標(biāo)系136.機(jī)器人平臺(tái)簡(jiǎn)介關(guān)節(jié)坐標(biāo)系是以各個(gè)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)作為參照來(lái)確定的坐標(biāo)系。若未安裝帶舵機(jī)的末端套件，它包含三個(gè)關(guān)節(jié)：J1、J2、J3，且均為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正；若安裝了，如吸盤和夾爪套件，則包含四個(gè)關(guān)節(jié)：J1、J2、J3、J4，同樣是旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，逆時(shí)針為正。笛卡爾坐標(biāo)系是以機(jī)械臂底座為參照確定的坐標(biāo)系。其原點(diǎn)為大臂、小臂以及底座三個(gè)電機(jī)三軸的交點(diǎn)。X軸方向垂直于固定底座向前；Y軸方向垂直于固定底座向左；Z軸方向符合右手定則，垂直向上為正方向。當(dāng)安裝了帶舵機(jī)的末端套件時(shí)，存在R軸。R軸為末端舵機(jī)中心相對(duì)于原點(diǎn)的姿態(tài)，逆時(shí)針為正。R軸坐標(biāo)為J1軸和J4軸坐標(biāo)之和。1.2Dobot魔術(shù)師機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析146.機(jī)器人平臺(tái)簡(jiǎn)介Dobot魔術(shù)師機(jī)器人的D-H參考坐標(biāo)系LOidiaiαi1O1d10-(2π/3)2O20a203O30a304O4000Dobot魔術(shù)師機(jī)器人的D-H參數(shù)表B逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題就可以描述成：給定齊次變換矩陣X∈SE(3)，找出滿足T(O)∈X的關(guān)節(jié)角OO1=tan-1(Py/Px)，O2=arctan(sinO2/cosO2)，O3=arctan(sinO3/cosO3)，O4=-(O2+O3)A正運(yùn)動(dòng)學(xué)分析機(jī)器人的正運(yùn)動(dòng)學(xué)(ForwardKinematics)是指已知關(guān)節(jié)坐標(biāo)，求解末端的位置和姿態(tài)。通過(guò)正弦余弦變換進(jìn)行表示:c1=cosO1,c2

=cosO2,c3

=cosO3,s1

=sinO1,s2

=sinO2,s3

=sinO3,s23

=sin(O2+O3),c23

=cos(O2+O3)

機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)多解情況DashGOD1機(jī)器人底盤結(jié)構(gòu)2.DashGOD1智能移動(dòng)平臺(tái)簡(jiǎn)介156.機(jī)器人平臺(tái)簡(jiǎn)介DashGOD1智能移動(dòng)平臺(tái)外觀DashGOD1智能移動(dòng)平臺(tái)是EAI越登智能研制的一款科教級(jí)移動(dòng)平臺(tái)。讀者可以在EAI越登智能的官網(wǎng)(/)了解關(guān)于DashGOD1智能移動(dòng)平臺(tái)的更多信息。運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及糾偏示意圖2.1控制兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速來(lái)控制機(jī)器人的方向與速度，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的各種運(yùn)動(dòng)形式的控制。輔助輪為萬(wàn)向輪，它起到了支撐車體和導(dǎo)向的作用；兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪分別由兩個(gè)獨(dú)立的直流有刷電機(jī)來(lái)提供動(dòng)力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

167.AI開發(fā)平臺(tái)簡(jiǎn)介AI是ArtificialIntelligence（人工智能）的英文縮寫。它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。AI領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究對(duì)象包括機(jī)器人、語(yǔ)言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理等。EasyDL是基于飛槳開源深度學(xué)習(xí)平臺(tái)，面向企業(yè)AI應(yīng)用開發(fā)者提供零門檻AI開發(fā)平臺(tái)。EasyDL是EasyDeepLearning的縮寫。它是一個(gè)零門檻AI開發(fā)平臺(tái)，讓沒有AI開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的人(并不僅僅是程序員)和有AI開發(fā)經(jīng)驗(yàn)、但希望更輕松使用AI能力的人，都可以便捷的使用這個(gè)平臺(tái)，開發(fā)出自己需要的AI應(yīng)用。EasyDL提供一站式的智能標(biāo)注、模型訓(xùn)練、服務(wù)部署等全流程功能，內(nèi)置豐富的預(yù)訓(xùn)練模型，支持公有云、設(shè)備端、私有服務(wù)器、軟硬一體方案等靈活的部署方式。讀者可以在EasyDL零門檻AI開發(fā)平臺(tái)的官網(wǎng)（/easydl/）了解關(guān)于EasyDL平臺(tái)的更多信息。EasyDL的技術(shù)方向與模型類型：177.AI開發(fā)平臺(tái)簡(jiǎn)介技術(shù)方向模型類型EasyDL圖像圖像分類、物體檢測(cè)、圖像分割EasyDL文本文本分類-單標(biāo)簽、文本分類-多標(biāo)簽、文本實(shí)體抽取、情感傾向分析、短文本相似度EasyDL語(yǔ)音語(yǔ)音識(shí)別、聲音分類EasyDLOCR文字識(shí)別EasyDL視頻視頻分類、目標(biāo)跟蹤EasyDL結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)表格預(yù)測(cè)EasyDL模型效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)18

7.AI開發(fā)平臺(tái)簡(jiǎn)介指標(biāo)含義準(zhǔn)確率圖像分類/文本分類/聲音分類等分類模型的衡量指標(biāo)，正確分類的樣本數(shù)與總樣本數(shù)之比，越接近1模型效果越好F1-score對(duì)某類別而言為精確率和召回率的調(diào)和平均數(shù)，對(duì)圖像分類/文本分類/聲音分類等分類模型來(lái)說(shuō)，該指標(biāo)越高效果越好精確率(Precision)對(duì)某類別而言為正確預(yù)測(cè)為該類別的樣本數(shù)與預(yù)測(cè)為該類別的總樣本數(shù)之比。召回率(Recall)對(duì)某類別而言為正確預(yù)測(cè)為該類別的樣本數(shù)與該類別的總樣本數(shù)之比。top1、top2…top5在查看圖像分類/文本分類/聲音分類/視頻分類模型評(píng)估報(bào)告中，top1-top5指的是針對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別時(shí)，模型會(huì)給出多個(gè)結(jié)果，top1為置信度最高的結(jié)果、top2次之…正常業(yè)務(wù)場(chǎng)景中，我們通常會(huì)采信置信度最高的識(shí)別結(jié)果，重點(diǎn)關(guān)注top1的結(jié)果即可。mAPmAP(meanaverageprecision)是物體檢測(cè)(ObjectDetection)算法中衡量算法效果的指標(biāo)。對(duì)于物體檢測(cè)任務(wù)，每一類object都可以計(jì)算出其精確率(Precision)和召回率(Recall)，在不同閾值下多次計(jì)算/試驗(yàn)，每個(gè)類都可以得到一條P-R曲線，曲線下的面積就是average。閾值物體檢測(cè)模型會(huì)存在一個(gè)可調(diào)節(jié)的閾值（threshold），是正確結(jié)果的判定標(biāo)準(zhǔn)，例如閾值是0.6，置信度大于0.6的識(shí)別結(jié)果會(huì)被當(dāng)作正確結(jié)果返回。每個(gè)物體檢測(cè)模型訓(xùn)練完畢后，可以在模型評(píng)估報(bào)告中查看推薦閾值，在推薦閾值下F1-score的值最高197.AI開發(fā)平臺(tái)簡(jiǎn)介EasyDL的模型部署方式模型部署方式調(diào)用方法公有云API模型部署為RestfulAPI，可以通過(guò)HTTP請(qǐng)求的方式進(jìn)行調(diào)用。設(shè)備端SDK模型部署為設(shè)備端SDK，可集成在前端智能計(jì)算硬件設(shè)備中，可完全在無(wú)網(wǎng)環(huán)境下工作，所有數(shù)據(jù)皆在設(shè)備本地運(yùn)行處理。目前支持IOS、ANDROID、WINDOWS、LINUX四種操作系統(tǒng)及多款主流智能計(jì)算硬件。本地服務(wù)器部署模型部署為本地服務(wù)器部署，可獲得基于定制EasyDL模型封裝而成的本地化部署的方案，此軟件包部署包開發(fā)者本地的服務(wù)器上運(yùn)行能夠得到與在線API功能完全相同的接口。軟硬一體方案目前EasyDL支持兩款軟硬一體硬件，包括EasyDL-EdgeBoard軟硬一體方案及EasyDL-十目計(jì)算卡。通過(guò)在AI市場(chǎng)購(gòu)買，可獲得硬件+專項(xiàng)適配硬件的設(shè)備端SDK，支持在硬件中離線計(jì)算。模型部署方式調(diào)用方法公有云API模型部署為RestfulAPI，可以通過(guò)HTTP請(qǐng)求的方式進(jìn)行調(diào)用。談?wù)勈裁词菣C(jī)器人？思考機(jī)器人專業(yè)與傳統(tǒng)理工專業(yè)的區(qū)別（如：數(shù)學(xué)、物理、機(jī)械、計(jì)算機(jī)等）。直流有刷電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。DashGOD1移動(dòng)平臺(tái)硬件層主要由哪些模塊組成？20課后習(xí)題21感謝聆聽有什么問(wèn)題嗎？智能機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)踐

第二章Linux操作系統(tǒng)安裝與基本操作

22231.虛擬機(jī)安裝2.Ubuntu安裝3.Linux基本指令2.1虛擬機(jī)安裝第1步：下載Vmware下載地址：/cn/products/workstation-pro/workstation-pro-evaluation.html下載合適版本（Windows系統(tǒng)選1，Linux系統(tǒng)選2）百度網(wǎng)盤中提供Windows版本安裝包。2425第2步：下載完后，雙擊安裝包安裝，點(diǎn)擊【下一步】。2.1虛擬機(jī)安裝262.1虛擬機(jī)安裝第3步：勾選我接受許可協(xié)議中的條款，再點(diǎn)擊【下一步】。272.1虛擬機(jī)安裝第4步：更改虛擬機(jī)安裝位置（不建議安裝在C盤），再點(diǎn)擊【下一步】。282.1虛擬機(jī)安裝第5步：更改用戶體驗(yàn)設(shè)置，取消勾選啟動(dòng)時(shí)檢查產(chǎn)品更新和加入客戶體驗(yàn)提升計(jì)劃，再點(diǎn)擊【下一步】。292.1虛擬機(jī)安裝第6步：點(diǎn)擊【下一步】，再點(diǎn)擊【安裝】。302.1虛擬機(jī)安裝第7步：點(diǎn)擊【許可證】。312.1虛擬機(jī)安裝第8步：輸入許可證（許可證建議購(gòu)買正版），點(diǎn)擊【輸入】。322.1虛擬機(jī)安裝第9步：點(diǎn)擊【完成】，并重啟電腦。332.1虛擬機(jī)安裝第10步：更改虛擬機(jī)的默認(rèn)位置，雙擊桌面【VMwareWorkstationPro】圖標(biāo)啟動(dòng)軟件，并點(diǎn)擊【編輯】中的【首選項(xiàng)】。342.1虛擬機(jī)安裝第11步：更改虛擬機(jī)的默認(rèn)位置，建議放在與你的虛擬機(jī)安裝位置一樣，不推薦放到C盤，然后點(diǎn)擊【確定】。352.1虛擬機(jī)安裝第12步：安裝完成。362.2Ubuntu安裝第1步：打開虛擬機(jī)->文件->新建虛擬機(jī)，或者直接點(diǎn)擊主頁(yè)【創(chuàng)建新的虛擬機(jī)】。372.2Ubuntu安裝第2步：選擇自定義（高級(jí)），然后點(diǎn)擊【下一步】。382.2Ubuntu安裝第3步：選擇虛擬機(jī)硬件兼容性，默認(rèn)即可，然后點(diǎn)擊【下一步】。392.2Ubuntu安裝第4步：選擇【稍后安裝操作系統(tǒng)】，再選擇虛擬機(jī)中將安裝的操作系統(tǒng)類型，這里選Linux即可，然后點(diǎn)擊【下一步】。402.2Ubuntu安裝第5步：虛擬機(jī)命名并保存，然后點(diǎn)擊【下一步】。412.2Ubuntu安裝第6步：自定義虛擬機(jī)配置，處理器、內(nèi)存按需配置，但最大要小于電腦內(nèi)存2G，然后點(diǎn)擊【下一步】。422.2Ubuntu安裝第7步：網(wǎng)絡(luò)類型選擇NAT即可，然后點(diǎn)擊【下一步】。432.2Ubuntu安裝第8步：I/O控制器類型以及磁盤類型默認(rèn)即可，然后點(diǎn)擊【下一步】。442.2Ubuntu安裝第9步：選擇磁盤選擇創(chuàng)建新虛擬磁盤即可，然后點(diǎn)擊【下一步】。452.2Ubuntu安裝第10步：磁盤容量按需分配，這里指定80G，然后點(diǎn)擊【下一步】。462.2Ubuntu安裝第11步：指定磁盤文件默認(rèn)即可，然后點(diǎn)擊【下一步】，再點(diǎn)擊【完成】后創(chuàng)建虛擬機(jī)。472.2Ubuntu安裝第12步：點(diǎn)擊完成后，我們可以看到新創(chuàng)建的虛擬機(jī)，點(diǎn)擊【編輯虛擬機(jī)設(shè)置->CD/DVD】或者直接點(diǎn)擊【CD/DVD】,選擇使用ISO映像文件，然后選擇Ubuntu鏡像文件，百度網(wǎng)盤中提供了Ubuntu-18.04.6版本，也可以去官網(wǎng)下載。482.2Ubuntu安裝第13步：點(diǎn)擊【開啟此虛擬機(jī)】。492.2Ubuntu安裝第14步：先選擇【中文（簡(jiǎn)體）】，然后點(diǎn)擊【安裝Ubuntu】（英語(yǔ)好的可以默認(rèn)選擇【English】）。502.2Ubuntu安裝第15步：選擇鍵盤布局，選擇默認(rèn)的Chinese即可，然后點(diǎn)擊【繼續(xù)】。512.2Ubuntu安裝可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤：如果安裝界面下面顯示不全，可以先叉掉安裝界面，然后在左下角的九宮格->設(shè)置->顯示器->分辨率，把分辨率改為1024×768(4:3)，然后點(diǎn)擊Ubuntu桌面的安裝Ubuntu18.04.6LTS繼續(xù)安裝。522.2Ubuntu安裝第16步：更新和其它軟件選擇【正常安裝】，然后點(diǎn)擊【繼續(xù)】。532.2Ubuntu安裝第17步：安裝類型選擇【其他選項(xiàng)】，然后點(diǎn)擊【繼續(xù)】。542.2Ubuntu安裝第18步：調(diào)整分區(qū)1.第一個(gè)分區(qū)：掛載點(diǎn)：/boot（新分區(qū)的類型：主分區(qū)用于：Ext4日志文件系統(tǒng)）作用：?jiǎn)?dòng)目錄，開機(jī)啟動(dòng)所需目錄。Linux的內(nèi)核及引導(dǎo)系統(tǒng)程序所需要的文件，比如vmlinuzinitrd.img文件都位于這個(gè)目錄中。在一般情況下，GRUB或LILO系統(tǒng)引導(dǎo)管理器也位于這個(gè)目錄。大小一般在200M-2G，最好不要低于200M。552.2Ubuntu安裝創(chuàng)建/boot分區(qū)，先選中1處的空閑，再點(diǎn)擊2處的+，在彈出的界面修改大小和掛載點(diǎn)，大小這里給了1G左右，掛載點(diǎn)選擇/boot，然后點(diǎn)擊【OK】。562.2Ubuntu安裝第18步：調(diào)整分區(qū)第二個(gè)分區(qū)：swap分區(qū)

（新分區(qū)的類型：邏輯分區(qū)用于：交換空間）作用：虛擬內(nèi)存，電腦內(nèi)存多大給多大，用于演示的電腦內(nèi)存為8G，因此這里選為8G。第三個(gè)分區(qū)：根分區(qū)，掛載點(diǎn)：/（新分區(qū)的類型：主分區(qū)用于：Ext4日志文件系統(tǒng)）作用：安裝系統(tǒng)和軟件，相當(dāng)于windows的C盤，里面包含用戶工作目錄/home，前面分區(qū)完后剩多少給多少572.2Ubuntu安裝創(chuàng)建swap交換分區(qū)，先選中1處的空閑，再點(diǎn)擊2處的+，在彈出的界面修改大小和用于，大小這里給了8G左右，用于選擇交換空間，然后點(diǎn)擊【OK】。582.2Ubuntu安裝創(chuàng)建根分區(qū)，先選中1處的空閑，再點(diǎn)擊2處的+，在彈出的界面修改掛載點(diǎn)，大小這里剩多少給多少，掛載點(diǎn)選擇/，然后點(diǎn)擊【OK】。592.2Ubuntu安裝第19步：調(diào)整【安裝啟動(dòng)引導(dǎo)器的設(shè)備】，選擇剛剛創(chuàng)建的/boot分區(qū)，然后點(diǎn)擊【現(xiàn)在安裝】，在彈出界面點(diǎn)擊【繼續(xù)】。602.2Ubuntu安裝第20步：時(shí)區(qū)選擇【上?！?，點(diǎn)擊【繼續(xù)】，然后填寫個(gè)人信息，密碼不建議太長(zhǎng)，因?yàn)閁buntu系統(tǒng)中會(huì)常用到密碼。612.2Ubuntu安裝第21步：等待安裝，安裝完成后點(diǎn)擊【現(xiàn)在重啟】。622.3Linux基本指令——文件與目錄1）ls:顯示文件或目錄-l列出文件詳細(xì)信息l（list）-a列出當(dāng)前目錄下所有文件及目錄，包括隱藏的a（all）以易讀的方式顯示文件大小(顯示為MB,GB...)：2）mkdir:創(chuàng)建目錄-p創(chuàng)建目錄，若無(wú)父目錄，則創(chuàng)建p(parent)在home目錄下創(chuàng)建一個(gè)名為test的目錄：ls-lhmkdir~/testmkdir~/catkin_ws632.3Linux基本指令——文件與目錄3）cp:復(fù)制-a：此選項(xiàng)通常在復(fù)制目錄時(shí)使用，它保留鏈接、文件屬性，并復(fù)制目錄下的所有內(nèi)容。其作用等于dpR參數(shù)組合。-i：與-f選項(xiàng)相反，在覆蓋目標(biāo)文件之前給出提示，要求用戶確認(rèn)是否覆蓋，回答y時(shí)目標(biāo)文件將被覆蓋。-p：除復(fù)制文件的內(nèi)容外，還把修改時(shí)間和訪問(wèn)權(quán)限也復(fù)制到新文件中。-r：若給出的源文件是一個(gè)目錄文件，此時(shí)將復(fù)制該目錄下所有的子目錄和文件。復(fù)制文件1到文件2，并保持文件的權(quán)限、屬主和時(shí)間戳：cp文件1文件2cptest1test2-r642.3Linux基本指令——文件與目錄4）cd:切換目錄切換到工作區(qū)間catkin_ws文件夾中：5）mv:移動(dòng)或重命名將文件名file1重命名為file2，使用-i，如果file2存在則提示是否覆蓋：與-i相反，如果使用-f選項(xiàng)則不會(huì)進(jìn)行提示。-v會(huì)輸出重命名的過(guò)程，當(dāng)文件名中包含通配符時(shí)，這個(gè)選項(xiàng)會(huì)非常方便：mv-ifile1file2mv-vfile1file2cdcatkin_ws652.3Linux基本指令——文件與目錄6）rm:刪除文件-r遞歸刪除，可刪除子目錄及文件-f強(qiáng)制刪除-i刪除文件前先確認(rèn)：在文件名中使用shell的元字符會(huì)非常有用。刪除文件前先打印文件名并進(jìn)行確認(rèn):遞歸刪除文件夾下所有文件，并刪除該文件夾：rm-ifilename.txtrm-ifile*rm-rexample662.3Linux基本指令——文件與目錄7）rmdir:刪除空目錄刪除一個(gè)叫做dir1的目錄：8）pwd:顯示當(dāng)前路徑目錄在想要顯示的目錄下的終端下直接輸入pwd即可（下方顯示catkin_ws文件夾的當(dāng)前路徑）：lah@LAH:~/catkin_ws$pwdrmdirdir1/home/lah/catkin_ws672.3Linux基本指令——文件與目錄9）ln:創(chuàng)建鏈接文件（linkfiles）功能是為某一個(gè)文件在另外一個(gè)位置建立一個(gè)同步的鏈接。作用：當(dāng)我們需要在不同的目錄，用到相同的文件時(shí)，我們不需要在每一個(gè)需要的目錄下都放一個(gè)必須相同的文件，我們只要在某個(gè)固定的目錄，放上該文件，然后在其它的目錄下用ln命令鏈接（link）它就可以，不必重復(fù)的占用磁盤空間。參數(shù)-b刪除，覆蓋以前建立的鏈接-d允許超級(jí)用戶制作目錄的硬鏈接-f強(qiáng)制執(zhí)行-i交互模式，文件存在則提示用戶是否覆蓋格式：ln[參數(shù)][源文件或目錄][目標(biāo)文件或目錄]682.3Linux基本指令——文件與目錄參數(shù)（續(xù)）：-n把符號(hào)鏈接視為一般目錄-s軟鏈接(符號(hào)鏈接)-v顯示詳細(xì)的處理過(guò)程創(chuàng)建一個(gè)指向文件或目錄的軟鏈接（給文件創(chuàng)建軟鏈接，為file1文件創(chuàng)建軟鏈接lnk1，如果file1丟失，lnk1將失效）：創(chuàng)建一個(gè)指向文件或目錄的物理鏈接（給文件創(chuàng)建硬鏈接，為file1創(chuàng)建硬鏈接lnk1，file1與lnk1的各項(xiàng)屬性相同）：ln-sfile1lnk1lnfile1lnk1692.3Linux基本指令——文件與目錄10）locate:定位文件locate命名可以顯示某個(gè)指定文件（或一組文件）的路徑，它會(huì)使用由updatedb創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫(kù)。下面的命令會(huì)顯示系統(tǒng)中所有包含crontab字符串的文件：locatecrontab/etc/anacrontab/etc/crontab/usr/bin/crontab/usr/share/doc/cron/examples/crontab2english.pl.gz/usr/share/man/man1/crontab.1.gz/usr/share/man/man5/anacrontab.5.gz/usr/share/vim/vim72/syntax/crontab.vim702.3Linux基本指令——文件與目錄11）whatis:顯示命令描述信息wathis顯示ls命令的描述信息：whatislswhatisifconfigls(1)-listdirectorycontentsifconfig(8)–configure712.3Linux基本指令——文本處理1）cat:查看文件內(nèi)容你可以一次查看多個(gè)文件的內(nèi)容，下面的命令會(huì)先打印file1的內(nèi)容，然后打印file2的內(nèi)容：-n命令可以在每行的前面加上行號(hào)：把textfile1的文檔內(nèi)容加上行號(hào)后輸入textfile2這個(gè)文檔里：-b或--number-nonblank：和-n相似，只不過(guò)對(duì)于空白行不編號(hào)。把textfile1和textfile2的文檔內(nèi)容加上行號(hào)（空白行不加）之后將內(nèi)容附加到textfile3文檔里：cat-btextfile1textfile2>>textfile3cat-ntextfile1>textfile2cat-n/etc/logrotate.conf/var/log/btmpcatfile1file2722.3Linux基本指令——文本處理2）more,less:分頁(yè)顯示文本文件內(nèi)容查看一個(gè)長(zhǎng)文件的內(nèi)容：3)head,tail:顯示文件頭、尾內(nèi)容查看一個(gè)文件的前兩行：4)find:在文件系統(tǒng)中搜索某文件-namename,-inamename:文件名稱符合name的文件,iname會(huì)忽略大小寫。查找指定文件名的文件(不區(qū)分大小寫)：morefile1find-iname“MyProgram.c”head-2file1732.3Linux基本指令——文本處理5)grep:在文本文件中查找某個(gè)字符串-i或--ignore-case:忽略字符大小寫的差別。在文件中查找字符串(不區(qū)分大小寫)6）sed:利用腳本的指令來(lái)處理、編輯一個(gè)或多個(gè)文本文件。-e<script>以選項(xiàng)中指定的script來(lái)處理輸入的文本文件。數(shù)據(jù)的查找與替換格式：sed-e‘s/舊的字符串/新的字符串/g’將testfile文件中每行第一次出現(xiàn)的oo用字符串kk替換，不修改原文件，然后將該文件內(nèi)容輸出到標(biāo)準(zhǔn)輸出(+g表示全局查找替換，-e換成-i會(huì)修改原文件):grep-i"the"demo_filesed-e's/oo/kk/'testfile742.3Linux基本指令——文本處理7)vim:是一個(gè)全屏幕純文本編輯器，是vi編輯器的增強(qiáng)版。常用模式：普通模式：使用vim打開一個(gè)文件時(shí)默認(rèn)模式，也叫命令模式，允許用戶通過(guò)各種命令瀏覽代碼、滾屏等操作，插入模式點(diǎn)擊esc進(jìn)入普通模式。插入模式：也可以叫做編輯模式，在普通模式下敲擊i、I、a、A、o或O就進(jìn)入插入模式，允許用戶通過(guò)鍵盤輸入、編輯。命令行模式：在普通模式下，先輸入冒號(hào):，接著輸入命令，就可以通過(guò)配置命令對(duì)vim進(jìn)行配置了，如改變顏色主題、顯示行號(hào)等，這些配置命令也可以保存到/etc/vim/vimrc配置文件中，每次打開默認(rèn)配置執(zhí)行。752.3Linux基本指令——文本處理插入模式常用命令：i：在光標(biāo)所在的字符前插入I：在光標(biāo)所在的行首插入a：在光標(biāo)所在的字符后插入A：在光標(biāo)所在的行尾插入o：在光標(biāo)下插入新行O：在光標(biāo)上插入新行打開文件并跳到第10行：命令行模式常用命令：:w保存不退出:w新文件名把文件另存為新文件:q不保存退出:wq保存退出:!強(qiáng)制:q!強(qiáng)制不保存退出，用于修改文件之后，不保存數(shù)據(jù)退出:wq!強(qiáng)制保存退出，當(dāng)文件的所有者或root用戶，對(duì)文件沒有寫權(quán)限的時(shí)候，強(qiáng)制寫入數(shù)據(jù)使用vim+10filename.txt762.3Linux基本指令——系統(tǒng)管理1)who:顯示在線登陸用戶2)uname:顯示一些重要的系統(tǒng)信息-a或--all顯示全部的信息例如顯示內(nèi)核名稱、主機(jī)名、內(nèi)核版本號(hào)、處理器類型之類的系統(tǒng)信息：LinuxLAH5.15.0-46-generic#49~20.04.1-UbuntuSMPThuAug419:15:44UTC2022x86_64x86_64

x86_64GNU/Linuxuname-alah:02022-08-2508:59(:0)Who772.3Linux基本指令——系統(tǒng)管理3)top:動(dòng)態(tài)顯示當(dāng)前耗費(fèi)資源最多進(jìn)程信息top命令會(huì)顯示當(dāng)前系統(tǒng)中占用資源最多的一些進(jìn)程（默認(rèn)以CPU占用率排序）：toptop-09:08:49up10min,1user,loadaverage:0.07,0.19,0.23任務(wù):277total,1running,276sleeping,0stopped,0zombie%Cpu(s):1.4us,1.2sy,0.0ni,97.3id,0.0wa,0.0hi,0.2si,0.0stMiBMem:3889.9total,2254.4free,917.1used,718.4buff/cacheMiBSwap:7628.0total,7628.0free,0.0used.2744.4availMem782.3Linux基本指令——系統(tǒng)管理4)ifconfig:查看網(wǎng)絡(luò)情況ifconfig用于查看和配置Linux系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口。查看所有網(wǎng)絡(luò)接口及其狀態(tài)：使用up和down命令啟動(dòng)或停止某個(gè)接口：5)ping:測(cè)試網(wǎng)絡(luò)連通ping一個(gè)遠(yuǎn)程主機(jī)，只發(fā)5個(gè)數(shù)據(jù)包：ifconfig–aifconfigeth0upifconfigeth0downpingpingPS2B-D1（PS2B-D1為1臺(tái)機(jī)器人工控機(jī)名）792.3Linux基本指令——打包壓縮1)gzip:壓縮文件壓縮一個(gè)叫做'file1'的文件：最大程度壓縮：壓縮目錄下的所有文件:-d或--decompress或----uncompress解開壓縮文件。-v或--verbose顯示指令執(zhí)行過(guò)程。解壓目錄下所有壓縮文件，并列出詳細(xì)信息:gzipfile1gzip-9file1gzip*gzip-dv*802.3Linux基本指令——打包壓縮2)tar:打包壓縮-c歸檔文件-x壓縮文件-zgzip壓縮文件-jbzip2壓縮文件-v顯示壓縮或解壓縮過(guò)程-f使用檔名例如只打包，不壓縮：打包，并用gzip壓縮：打包，并用bzip2壓縮：當(dāng)然，如果想解壓縮，就直接替換上面的命令tar-cvf/tar-zcvf/tar-jcvf中的“c”換成“x”就可以了。tar-cvf/home/abc.tar/home/abctar-jcvf/home/abc.tar.bz2/home/abctar-zcvf/home/abc.tar.gz/home/abc812.3Linux基本指令——打包壓縮3)rar:打包壓縮a添加文件到壓縮文件x用絕對(duì)路徑解壓文件創(chuàng)建一個(gè)叫做file1.rar的包：同時(shí)壓縮'file1','file2'以及目錄'dir1’：解壓rar包：或：rarafile1.rarfile1file2dir1rarafile1.rartest_filerarxfile1.rarunrarxfile1.rar822.3Linux基本指令——關(guān)機(jī)與重啟1) shutdown關(guān)閉系統(tǒng)并立即關(guān)機(jī)：10分鐘后關(guān)機(jī)：重啟：系統(tǒng)重啟：系統(tǒng)注銷：shutdown-h+10logoutrebootshutdown-rnowshutdown-hnow83感謝聆聽有什么問(wèn)題嗎？智能機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)踐

第三章ROS開發(fā)環(huán)境與傳感器適配

843ROS開發(fā)環(huán)境和傳感器適配85ROS介紹ROS基礎(chǔ)ROS下相機(jī)的使用移動(dòng)機(jī)器人Rviz與Gazebo仿真3.1ROS介紹什么是ROS：ROS(RobotOperatingSystem，機(jī)器人操作系統(tǒng))是一個(gè)用于機(jī)器人應(yīng)用的開源軟件開發(fā)工具包。起源：862007起源于2007年斯坦福大學(xué)人工智能實(shí)驗(yàn)室與機(jī)器人技術(shù)公司W(wǎng)illowGarage之間合作的個(gè)人機(jī)器人項(xiàng)目2009年，WillowGarage開放了ROS的源碼2009873.1ROS介紹特點(diǎn)：代碼復(fù)用分布式松耦合精簡(jiǎn)語(yǔ)言獨(dú)立性易于測(cè)試豐富的組件化工具包883.3ROS基礎(chǔ)ROS可以運(yùn)行在Linux、Unix和Android平臺(tái)上。目前官方對(duì)Linux中的Ubuntu系統(tǒng)支持最好。893.3ROS基礎(chǔ)ROS由不同的功能包組成，每個(gè)功能包提供一類問(wèn)題的解決方案。ROS

在內(nèi)部通過(guò)消息和服務(wù)的方式實(shí)現(xiàn)不同程序（節(jié)點(diǎn)）的通信。鍵盤節(jié)點(diǎn)手柄節(jié)點(diǎn)平板節(jié)點(diǎn)ROS環(huán)境機(jī)器人節(jié)點(diǎn)903.3ROS基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)通信：節(jié)點(diǎn)直接通訊：913.3ROS基礎(chǔ)一個(gè)topic對(duì)應(yīng)多個(gè)publisher和subscriber：923.3ROS基礎(chǔ)ROS基本功能包命令：（1）rospack用于獲取功能包的相關(guān)信息（2）rosstack

獲取功能包集的相關(guān)信息（3）rosls

可通過(guò)功能包的名稱列出其包含的文件/文件夾，而不必使用絕對(duì)路徑（4）roscd

改變當(dāng)前目錄到指定的功能包/功能包集（5）catkin_create_pkg創(chuàng)建ros功能包（6）catkin_make的作用是編譯ros功能包（7）Tab

自動(dòng)完成輸入933.3ROS基礎(chǔ)ROS中的核心命令：（1）在運(yùn)行ros節(jié)點(diǎn)之前，必須先運(yùn)行roscore

命令（2）rosrun

運(yùn)行ros節(jié)點(diǎn)（3）rosnode

可以顯示正在運(yùn)行的ros節(jié)點(diǎn)信息（4）rosmsg

顯示消息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義，rossrv

顯示服務(wù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義（5）rostopic

查看節(jié)點(diǎn)的主題信息（6）rosservice

是一個(gè)應(yīng)用于服務(wù)的命令（7）rosparam

可用來(lái)保存和設(shè)置ROS參數(shù)服務(wù)器(ParameterServer)中的數(shù)據(jù)。安裝可以分屏的終端:Terminator。輸入以下命令安裝：943.3ROS基礎(chǔ)sudoaptinstallterminator95

3.6ROS下相機(jī)的使用（1）設(shè)備準(zhǔn)備：USB單目相機(jī)（2）準(zhǔn)備ROS版本USB攝像機(jī)驅(qū)動(dòng)，輸入一下命令克隆usb_cam包源碼（gitclone/ros-drivers/usb_cam）96

3.6ROS下相機(jī)的使用首先需要通過(guò)命令行來(lái)顯示電腦此時(shí)的相機(jī)可用情況然后看個(gè)人電腦情況修改launch文件97

3.6ROS下相機(jī)的使用修改完launch文件之后需要對(duì)工作空間重新進(jìn)行編譯：?jiǎn)?dòng)roscore之后，啟動(dòng)相機(jī)節(jié)點(diǎn)98

3.6相機(jī)標(biāo)定攝像機(jī)標(biāo)定(Cameracalibration)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是從世界坐標(biāo)系換到圖像坐標(biāo)系的過(guò)程，也就是求最終的投影矩陣。一般來(lái)說(shuō)，標(biāo)定的過(guò)程分為兩個(gè)部分：1.是從世界坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為相機(jī)坐標(biāo)系，這一步是三維點(diǎn)到三維點(diǎn)的轉(zhuǎn)換，包括相機(jī)外參等參數(shù)；2.是從相機(jī)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)為圖像坐標(biāo)系，這一步是三維點(diǎn)到二維點(diǎn)的轉(zhuǎn)換，包括相機(jī)內(nèi)參等參數(shù)；99

3.6相機(jī)標(biāo)定相機(jī)標(biāo)定的四個(gè)坐標(biāo)系：世界坐標(biāo)系、相機(jī)坐標(biāo)系、圖像坐標(biāo)系、像素坐標(biāo)系坐標(biāo)系的關(guān)系：100

3.6相機(jī)標(biāo)定相機(jī)標(biāo)定參數(shù)：相機(jī)的三大標(biāo)定參數(shù)分別為：相機(jī)的內(nèi)參矩陣A(dx,dy,r,u,v,f)、外參矩陣[R|T]、畸變系數(shù)[k1,k2,k3,~,p1,p2,~]101

3.6相機(jī)標(biāo)定給定一幅棋盤格模型的圖像，可以估計(jì)一個(gè)單應(yīng)性矩陣。界面中的X表示標(biāo)定板在視野中的左右位置。Y表示標(biāo)定板在視野中的上下位置。Size表示標(biāo)定板在占視野的尺寸大小，也可以理解為標(biāo)定板離攝像頭的遠(yuǎn)近。102

3.6相機(jī)標(biāo)定外參標(biāo)定流程：103

3.6相機(jī)標(biāo)定相機(jī)的外參標(biāo)定所檢測(cè)的是旋轉(zhuǎn)平移矩陣，即[R|T]，因此需要檢測(cè)ArucoMarker在空間中相對(duì)于相機(jī)的旋轉(zhuǎn)與平移關(guān)系。ArucoMarker是一種漢明碼的格子圖104

3.6相機(jī)標(biāo)定相機(jī)外參標(biāo)定可視化結(jié)果:1053.7移動(dòng)機(jī)器人Rviz與Gazebo仿真Rviz是一款三維可視化工具，很好地兼容了各種基于ROS軟件框架的機(jī)器人平臺(tái)。界面：1063.7移動(dòng)機(jī)器人Rviz與Gazebo仿真Rviz的界面主要部分：（1）3D顯示窗口：（2）顯示欄：1073.7移動(dòng)機(jī)器人Rviz與Gazebo仿真Rviz的界面主要部分：（3）工具欄：（4）復(fù)位鍵：該鍵位于Rviz的底部，可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人模型的復(fù)位，使其回到初始狀態(tài)（5）視圖欄：1083.7移動(dòng)機(jī)器人Rviz與Gazebo仿真Gazebo是一款機(jī)器人的仿真軟件，基于ODE(OpenDynamicEngine)物理引擎規(guī)劃，常用于機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)/動(dòng)力學(xué)仿真。Gazebo界面：1093.7移動(dòng)機(jī)器人Rviz與Gazebo仿真Gazebo的窗口分區(qū)：（1）左側(cè)面板：該面板主要用于仿真場(chǎng)景的搭建插入：在當(dāng)前場(chǎng)景下插入新的模塊世界：顯示當(dāng)前場(chǎng)景下所有的模型，可以通過(guò)該選項(xiàng)查看與修改參數(shù)階層：組織并顯示仿真中可用模型1103.7移動(dòng)機(jī)器人Rviz與Gazebo仿真Gazebo的窗口分區(qū)：（2）頂部工具欄：該面板主要用于仿真場(chǎng)景的瀏覽鼠標(biāo)狀按鈕移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、縮放撤銷、重做放置長(zhǎng)方體、球體、圓柱體放置點(diǎn)光源、聚光燈、方向性光源復(fù)制、粘貼對(duì)齊、捕捉更改視圖1113.7移動(dòng)機(jī)器人Rviz與Gazebo仿真Gazebo的窗口分區(qū)：（2）頂部工具欄：該面板主要用于仿真場(chǎng)景的瀏覽播放播放步長(zhǎng)實(shí)時(shí)因子模擬時(shí)間真實(shí)時(shí)間迭代次數(shù)1123.7移動(dòng)機(jī)器人Rviz與Gazebo仿真TF樹的建立：TF(TransForm)是坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，包括了位置和姿態(tài)兩個(gè)方面的變換。區(qū)分坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換：坐標(biāo)轉(zhuǎn)換是一個(gè)坐標(biāo)在不同坐標(biāo)系下的表示；而坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換示不同坐標(biāo)系的相對(duì)位姿關(guān)系。1133.7移動(dòng)機(jī)器人Rviz與Gazebo仿真Link函數(shù)：URDF中的link標(biāo)簽用于描述機(jī)器人某個(gè)部件(也即剛體部分)的外觀和物理屬性1143.7移動(dòng)機(jī)器人Rviz與Gazebo仿真Joint函數(shù)：URDF中的joint標(biāo)簽用于描述機(jī)器人關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)屬性，還可以指定關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的安全極限1153.7移動(dòng)機(jī)器人Rviz與Gazebo仿真Gazebo中顯示機(jī)器人模型：1163.7移動(dòng)機(jī)器人Rviz與Gazebo仿真通過(guò)arbotix實(shí)現(xiàn)DashGOD1機(jī)器人在Rviz中的運(yùn)動(dòng)控制：1173.7移動(dòng)機(jī)器人Rviz與Gazebo仿真實(shí)現(xiàn)雷達(dá)數(shù)據(jù)采集與底盤運(yùn)動(dòng)控制速度節(jié)點(diǎn)和雷達(dá)掃描發(fā)布節(jié)點(diǎn)的信息顯示：1183.7移動(dòng)機(jī)器人Rviz與Gazebo仿真solidworks_urdf_exporter插件的使用：solidworks_urdf_exporter是一款用于自動(dòng)生成URDF文件的插件，基于solidworks繪制的工程圖文件，對(duì)其進(jìn)行坐標(biāo)插入、節(jié)點(diǎn)連接、參數(shù)修正。步驟：(1)添加節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系1193.7移動(dòng)機(jī)器人Rviz與Gazebo仿真solidworks_urdf_exporter插件的使用：步驟：(2)對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)關(guān)系的建立與各個(gè)零件所述關(guān)節(jié)的確認(rèn)1203.7移動(dòng)機(jī)器人Rviz與Gazebo仿真solidworks_urdf_exporter插件的使用：步驟：(3)基于sw_urdf_exporter導(dǎo)出模型的運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)課后完成本章作業(yè)對(duì)書稿中的實(shí)現(xiàn)結(jié)果進(jìn)行復(fù)現(xiàn)121課后作業(yè)智能機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)踐

第四章基于EasyDL的碼垛機(jī)器人

1224基于EasyDL的碼垛機(jī)器人123項(xiàng)目簡(jiǎn)介EasyDL模型的編譯與使用Dobot-demo的編譯和使用TF-Tree的發(fā)布與坐標(biāo)變換機(jī)械臂碼垛實(shí)驗(yàn)1244.1項(xiàng)目簡(jiǎn)介優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零部件少占地面積少適用性強(qiáng)能耗低操作簡(jiǎn)單碼垛機(jī)器人1254.1項(xiàng)目簡(jiǎn)介本項(xiàng)目采用Dobot魔術(shù)師機(jī)器人，在USB單目相機(jī)的引導(dǎo)下，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同顏色的小木塊的分揀和碼垛，模擬實(shí)際碼垛機(jī)器人的基本功能。1264.1項(xiàng)目簡(jiǎn)介項(xiàng)目流程USB相機(jī)EasyDLAPI接口圖像信息訓(xùn)練獲取圖像數(shù)據(jù)在線調(diào)用API物體在機(jī)械臂坐標(biāo)系下坐標(biāo)物體在相機(jī)坐標(biāo)系下坐標(biāo)物體在像素坐標(biāo)系下坐標(biāo)數(shù)學(xué)推導(dǎo)TF變換Dobot機(jī)器人完成碼垛復(fù)雜環(huán)境1274.2EasyDL模型的編譯與使用創(chuàng)建模型訓(xùn)練模型檢驗(yàn)?zāi)Ｐ团c發(fā)布API調(diào)用1284.2EasyDL模型的編譯與使用創(chuàng)建模型進(jìn)入EasyDL的官網(wǎng)，點(diǎn)擊“立即使用”選擇“圖像”中的“物體檢測(cè)”模型，并填入模型信息。(/easydl/）1294.2EasyDL模型的編譯與使用訓(xùn)練模型點(diǎn)擊創(chuàng)建數(shù)據(jù)集，并導(dǎo)入待訓(xùn)練的圖片數(shù)據(jù)建議使用實(shí)驗(yàn)中提供的相機(jī)拍攝120張左右實(shí)際場(chǎng)景中的圖片。其中，100張圖片作為訓(xùn)練模型使用，20張圖片作為測(cè)試模型使用。1304.2EasyDL模型的編譯與使用訓(xùn)練模型本實(shí)驗(yàn)使用包含小木塊和Marker的照片作為訓(xùn)練集在上傳圖片時(shí)，選擇無(wú)標(biāo)注信息，并從本地導(dǎo)入圖片1314.2EasyDL模型的編譯與使用模型的校驗(yàn)與發(fā)布可以選擇20張測(cè)試用的圖片對(duì)模型進(jìn)行校驗(yàn)和測(cè)試，以評(píng)估模型的物體檢測(cè)精度模型檢驗(yàn)結(jié)果1324.2EasyDL模型的編譯與使用模型的校驗(yàn)與發(fā)布模型檢測(cè)通過(guò)后，需要發(fā)布模型，以便能夠通過(guò)在線調(diào)用API接口的方式完成對(duì)該模型的使用申請(qǐng)發(fā)布模型1334.2EasyDL模型的編譯與使用模型的校驗(yàn)與發(fā)布最終可以獲得該測(cè)試模型的APIKey以及SecretKey用于在線調(diào)用該模型1344.3Dobot-demo的編譯和使用官方開發(fā)包可通過(guò)下面的網(wǎng)站中下載https://cn.dobot.cc/downloadcenter/dobot-magician.html?sub_cat=72#sub-download1354.3Dobot-demo的編譯和使用Demo的目錄：鍵盤控制自動(dòng)運(yùn)動(dòng)1364.3Dobot-demo的編譯和使用ROS中常用的通信方式有四種：（1）Topic（2）Service（3）ParameterService（4）ActionlibService通信方式圖1374.3Dobot-demo的編譯和使用Service服務(wù)編程流程圖服務(wù)端文件流程圖1384.3Dobot-demo的編譯和使用客戶端文件流程圖（以DobotClient_PTP.cpp）1394.3Dobot-demo的編譯和使用執(zhí)行回零功能接口說(shuō)明表函數(shù)原型intSetHOMECmd(HOMECmd*homeCmd,boolisQueued,uint64_t*queuedCmdIndex)功能執(zhí)行回零功能。在調(diào)用該接口前如果未調(diào)用SetHOMEParams接口，則表示直接回零至系統(tǒng)設(shè)置的位置；如果調(diào)用了SetHOMEParams接口，則回零至用戶自定義位置參數(shù)HOMECmd定義：typedefstructtagHOMECmd{uint32_treserved}homeCmd:HOMECmd

指針；isQueued:是否將該指令加入指令隊(duì)列中；queuedCmdIndex:若選擇將指令加入隊(duì)列，則表示指令在隊(duì)列的索引號(hào)。否則，該參數(shù)無(wú)意返回DobotCommunicate_NoError：指令正常返回；DobotCommunicate_BufferFull：指令隊(duì)列已滿；DobotCommunicate_Timeout：指令無(wú)返回，導(dǎo)致超時(shí)1404.3Dobot-demo的編譯和使用對(duì)下載的功能包進(jìn)行編譯后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)查看端口號(hào)通過(guò)chmod指令改變?cè)撐募目勺x寫屬性sudochmod666/dev/ttyUSB01414.3Dobot-demo的編譯和使用可以用rosrun打開DobotServer來(lái)發(fā)布任務(wù)：運(yùn)行結(jié)果1424.3Dobot-demo的編譯和使用DobotDemo功能包的功能復(fù)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)回零操作：rosrundobotgohome鍵盤控制機(jī)械臂移動(dòng)：rosrundobotDobotClient_JOG機(jī)械臂自動(dòng)沿X軸來(lái)回運(yùn)動(dòng)：rosrundobotDobotClient_PTP1434.3Dobot-demo的編譯和使用Dobot鍵盤控制表：按鍵方向W向前S向后A向左D向右U向上I向下J逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)K順時(shí)針旋轉(zhuǎn)其他按鍵停止1444.4TF-Tree的發(fā)布與坐標(biāo)變換坐標(biāo)系變換的基礎(chǔ)知識(shí)TF樹的發(fā)布本質(zhì)是坐標(biāo)系之間變換關(guān)系的發(fā)布。當(dāng)向TF空間發(fā)布多坐標(biāo)系之間的關(guān)系之后即可組成這些坐標(biāo)系的TF樹，即任意一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)可通過(guò)已發(fā)布的TF樹轉(zhuǎn)換到另外一個(gè)坐標(biāo)系下。1454.4TF-Tree的發(fā)布與坐標(biāo)變換（1）世界坐標(biāo)系到相機(jī)坐標(biāo)系：

世界坐標(biāo)系通過(guò)[R|T]矩陣即可轉(zhuǎn)變到相機(jī)坐標(biāo)系R為旋轉(zhuǎn)矩陣T為平移矩陣Xc、Yc、Zc為某點(diǎn)在相機(jī)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)Xw、Yw、Zw表示為該點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)1464.4TF-Tree的發(fā)布與坐標(biāo)變換（2）相機(jī)坐標(biāo)系到圖像物理坐標(biāo)系：相機(jī)和圖像物理坐標(biāo)系的關(guān)系此時(shí)的f是相機(jī)的焦距，屬于相機(jī)的內(nèi)參，在相機(jī)標(biāo)定時(shí)獲得的1474.4TF-Tree的發(fā)布與坐標(biāo)變換（3）圖像物理坐標(biāo)系到圖像像素坐標(biāo)系：圖像物理和像素坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換dx表示每個(gè)像素沿x軸實(shí)際的物理尺寸，dy表示每個(gè)像素沿著y軸的實(shí)際尺寸1484.4TF-Tree的發(fā)布與坐標(biāo)變換（4）世界坐標(biāo)系到圖像像素坐標(biāo)系：將上述坐標(biāo)系關(guān)系進(jìn)行整合，最終可得世界坐標(biāo)系到像素坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換（5）世界坐標(biāo)系到機(jī)械臂坐標(biāo)系：通過(guò)已知碼垛木塊的大小、吸盤可吸取的半徑大小以及允許的最大誤差，實(shí)驗(yàn)采用采用人工標(biāo)定的方式獲得世界坐標(biāo)系到機(jī)械臂基座坐標(biāo)系的RT矩陣1494.5機(jī)械臂碼垛實(shí)驗(yàn)

獲取木塊位于機(jī)械臂基坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，然后需要使用機(jī)械臂來(lái)接收該坐標(biāo)信息，并進(jìn)行抓取。

獲取機(jī)械臂基坐標(biāo)系下物體位姿后，需要通過(guò)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解出機(jī)械臂各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)角度藍(lán)色點(diǎn)代表機(jī)械臂初始末端紅色點(diǎn)代表添加吸盤后末端1504.5機(jī)械臂碼垛實(shí)驗(yàn)核心的三個(gè)客戶端對(duì)應(yīng)的API分別為SetEndEffectorParams、SetEndEffectorSuctionCup以及SetPTPCmdSetPTPCmd為Dobot核心服務(wù)函數(shù)SetPTPCmdService的API名稱，能夠設(shè)定參數(shù)為0-9的PTP模式號(hào)以及（x,y,z,r）的坐標(biāo)參數(shù)。SetEndEffectorParams函數(shù)用于修正末端執(zhí)行器與機(jī)械臂原本未裝末端吸盤之間的偏移1514.5機(jī)械臂碼垛實(shí)驗(yàn)?zāi)緣K分揀流程圖SetEndEffectorSuctionCup函數(shù)用于控制末端吸盤的吸取和釋放1524.5機(jī)械臂碼垛實(shí)驗(yàn)回調(diào)函數(shù)執(zhí)行流程（以選擇碼黃色與綠色兩種顏色，其中黃色在第一層，綠色在第二層為例）1534.5機(jī)械臂碼垛實(shí)驗(yàn)碼垛演示：課后完成本章作業(yè)對(duì)書稿中的實(shí)現(xiàn)結(jié)果進(jìn)行復(fù)現(xiàn)154課后作業(yè)智能機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)踐

第五章基于EasyDL的聲控分揀機(jī)器人

1551565.1語(yǔ)音交互介紹語(yǔ)音交互機(jī)器人語(yǔ)音交互是機(jī)器人人機(jī)交互技術(shù)中最自然的一種方式。目前，具有語(yǔ)音交互能力的移動(dòng)機(jī)器人已經(jīng)開始應(yīng)用在醫(yī)院、銀行、景區(qū)等場(chǎng)景中1575.2語(yǔ)音識(shí)別案例還包括：語(yǔ)音助手實(shí)時(shí)字幕智能家居自動(dòng)客服大批案例：1585.3語(yǔ)音識(shí)別介紹語(yǔ)音識(shí)別（speechrecognition）技術(shù)，也被稱為自動(dòng)語(yǔ)音識(shí)別（Automatic

Speech

Recognition,

ASR）。語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)所涉及的領(lǐng)域包括：信號(hào)處理、模式識(shí)別、概率論和信息論、發(fā)聲機(jī)理和聽覺機(jī)理、人工智能等等。1595.3語(yǔ)音識(shí)別介紹早在計(jì)算機(jī)發(fā)明之前，自動(dòng)語(yǔ)音識(shí)別的設(shè)想就已經(jīng)被提上了議事日程，早期的聲碼器可被視作語(yǔ)音識(shí)別及合成的雛形。聲碼器對(duì)聲音進(jìn)行分析與合成的系統(tǒng)，主要應(yīng)用于合成人類語(yǔ)音。1605.4語(yǔ)音識(shí)別發(fā)展探索發(fā)展應(yīng)用深度學(xué)習(xí)50年代60年代70~90年代21世紀(jì)161

5.4語(yǔ)音識(shí)別發(fā)展20世紀(jì)50年代，最早的基于電子計(jì)算機(jī)的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)是由AT&T貝爾實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的Audrey語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，它能夠識(shí)別10個(gè)英文數(shù)字。其識(shí)別方法是跟蹤語(yǔ)音中的共振峰，該系統(tǒng)得到了98%的正確率。16220世紀(jì)60年代，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被引入了語(yǔ)音識(shí)別。這一時(shí)代的兩大突破是線性預(yù)測(cè)編碼LinearPredictiveCoding

(LPC)，及動(dòng)態(tài)時(shí)間調(diào)整DynamicTimeWarp(DTW)技術(shù)。

5.4語(yǔ)音識(shí)別發(fā)展語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的最重大突破是隱含馬爾可夫模型HiddenMarkovModel的應(yīng)用。從Baum提出相關(guān)數(shù)學(xué)推理，經(jīng)過(guò)Rabiner等人的研究，卡內(nèi)基梅隆的李開復(fù)最終實(shí)現(xiàn)了第一個(gè)基于隱馬爾科夫模型的大詞匯量語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)Sphinx。163

5.4語(yǔ)音識(shí)別發(fā)展目前的語(yǔ)音識(shí)別建立在深度學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，得益于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)非線性模型和大數(shù)據(jù)的處理能力,

取得了大量成果。2012年深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與HMM相結(jié)合的聲學(xué)模型DNN-HMM在大詞匯量連續(xù)語(yǔ)音識(shí)別(large

vocabulary

continuousspeech

recognition,

LVCSR)中取得成功,

掀起利用深度學(xué)習(xí)進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別的浪潮。164

5.4語(yǔ)音識(shí)別發(fā)展通常一套完整的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)該包括預(yù)處理、特征提取、聲學(xué)模型、語(yǔ)言模型以及搜索算法等模塊。1655.5語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)我國(guó)的語(yǔ)音識(shí)別則起步于國(guó)家的“863計(jì)劃”和“973計(jì)劃”，中科院聲學(xué)所等研究所以及頂尖高校嘗試實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)語(yǔ)音的漢語(yǔ)識(shí)別工作。如今中文語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水準(zhǔn)。1665.6國(guó)內(nèi)發(fā)展情況20152016201720182018清華大學(xué)建立了第一個(gè)開源的中文語(yǔ)音數(shù)據(jù)庫(kù)THCHS-30上海交通大學(xué)提出的非常深卷積網(wǎng)絡(luò)提高了噪聲語(yǔ)音識(shí)別的性能百度提出

Cold

Fusion以便于更好地利用語(yǔ)言學(xué)信息進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別科大訊飛提出的深度全序列卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)阿里巴巴提出低幀率深度前饋記憶網(wǎng)絡(luò)167語(yǔ)音識(shí)別服務(wù)百度語(yǔ)音微軟小冰科大訊飛5.7語(yǔ)音識(shí)別服務(wù)在本節(jié)中，我們主要介紹如何基于百度EasyDL平臺(tái)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別模型的創(chuàng)建、訓(xùn)練、評(píng)估、調(diào)用，以及調(diào)用百度API實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別。1685.8EasyDL介紹169創(chuàng)建模型系統(tǒng)評(píng)估訓(xùn)練模型上線模型更具業(yè)務(wù)需求，創(chuàng)建并選擇想要訓(xùn)練的接口類型上傳音頻數(shù)據(jù)集，系統(tǒng)自動(dòng)評(píng)估基礎(chǔ)模型的識(shí)別率上傳業(yè)務(wù)文本，一鍵啟動(dòng)模型訓(xùn)練，可迭代訓(xùn)練自動(dòng)上線模型，語(yǔ)音識(shí)別接口配置參數(shù)即可調(diào)用5.8EasyDL介紹課完成語(yǔ)音抓取實(shí)驗(yàn)調(diào)研自己感興趣的語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)170課后作業(yè)171感謝聆聽有什么問(wèn)題嗎？智能機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)踐

第六章EAI機(jī)器人自主導(dǎo)航

172內(nèi)容綱要1736.1項(xiàng)目背景6.2EAI機(jī)器人的編譯與使用6.3激光雷達(dá)的原理與使用6.4Gmapping建圖6.5Amcl粒子濾波6.6Move_base自主導(dǎo)航1746.1項(xiàng)目背景大批案例：引導(dǎo)機(jī)器人割草機(jī)器人內(nèi)容綱要1756.1項(xiàng)目背景6.2EAI機(jī)器人的編譯與使用6.3激光雷達(dá)的原理與使用6.4Gmapping建圖6.5Amcl粒子濾波6.6Move_base自主導(dǎo)航176一.遠(yuǎn)程連接第一步：修改IP可以采用有線和無(wú)線兩種方法連接EAI機(jī)器人，用一根網(wǎng)線連接EAI機(jī)器人上的路由器，或者連接名叫HiWiFi_01的WiFi。6.2EAI機(jī)器人的編譯和使用176一.遠(yuǎn)程連接工控機(jī)密碼默認(rèn)為eaibot，默認(rèn)IP為00。這里為保險(xiǎn)起見，讓EAI機(jī)器人連接顯示器和鍵盤確認(rèn)，在工控機(jī)終端使用ifconfig命令，可以看到EAI機(jī)器人的IP地址為006.2EAI機(jī)器人的編譯和使用177一.遠(yuǎn)程連接設(shè)置PC的IP和EAI機(jī)器人的IP前三位相同，但最后一位不能相同，且必須是0-255之間的數(shù)字。更改PC的IP方法如下。打開設(shè)置，點(diǎn)擊網(wǎng)絡(luò)，再點(diǎn)擊有線連接的設(shè)置，點(diǎn)擊IPv4，選擇手動(dòng)，地址前三位和相機(jī)一樣，最后一位為0-255之間的數(shù)字。6.2EAI機(jī)器人的編譯和使用178一.遠(yuǎn)程連接這里設(shè)置PC的IP為2，網(wǎng)關(guān)設(shè)置為。6.2EAI機(jī)器人的編譯和使用179二.ssh遠(yuǎn)程連接如果在工控機(jī)上連接了顯示器和鍵盤，可以跳過(guò)此步，直接在工控機(jī)上進(jìn)行第三步，如果沒有用PC對(duì)工控機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程連接，在終端輸入ssheaibot@00再輸入密碼eaibot，如果后續(xù)想在工控機(jī)上操作，在PC上開一個(gè)終端遠(yuǎn)程連接即可6.2EAI機(jī)器人的編譯和使用180三.修改PC和工控機(jī)hosts文件分別在PC和工控機(jī)上修改hosts文件，加入對(duì)方的IP地址和計(jì)算機(jī)名，IP地址通過(guò)ifconfig查看，主機(jī)名用hostname查看?？梢钥吹焦た貦C(jī)的hostname為PS3B-D1本人PC的IP和hostname如下，不同的電腦不一樣，請(qǐng)自行查看6.2EAI機(jī)器人的編譯和使用181三.修改PC和工控機(jī)hosts文件之后修改PC和工控機(jī)的hosts文件，分別在PC和工控機(jī)上輸入sudovim/etc/hosts按i鍵編輯，加入對(duì)方的IP和hostname，編輯完后按esc再輸入“：wq”，保存并退出。注意只能加入一條，如果多人使用則需將其他人的注釋掉。6.2EAI機(jī)器人的編譯和使用182三.修改PC和工控機(jī)hosts文件設(shè)置完畢后，分別在兩臺(tái)計(jì)算機(jī)上使用ping命令，測(cè)試網(wǎng)絡(luò)是否連通。如果雙向網(wǎng)絡(luò)都暢通，就說(shuō)明底層網(wǎng)絡(luò)的通信已經(jīng)沒問(wèn)題。6.2EAI機(jī)器人的編譯和使用183四.設(shè)置ROS相關(guān)的環(huán)境變量設(shè)置ROS_MASTER_URI，因?yàn)橄到y(tǒng)中只能存在一個(gè)Master，所以PC需要知道Master的位置。ROSMaster的位置可以使用環(huán)境變量ROS_MASTER_URI進(jìn)行定義,在PC上使用如下命令設(shè)置ROS_MASTER_URI。exportROS_MASTER_URI=00:11311但是以上設(shè)置只能在輸入的終端中生效，為了讓所有打開的終端都能識(shí)別，最好使用如下命令將環(huán)境變量的設(shè)置加入終端的配置文件中。echo"exportROS_MASTER_URI=http://00:11311">>~/.bashrc6.2EAI機(jī)器人的編譯和使用184內(nèi)容綱要1856.1項(xiàng)目背景6.2EAI機(jī)器人的編譯與使用6.3激光雷達(dá)的原理與使用6.4Gmapping建圖6.5Amcl粒子濾波6.6Move_base自主導(dǎo)航一.激光雷達(dá)的工作原理激光雷達(dá)，英文全名為L(zhǎng)ightDetectionAndRanging，簡(jiǎn)稱Lidar，是一種集激光，全球定位系統(tǒng)和慣性測(cè)量單元于一體的系統(tǒng)。這三種技術(shù)的結(jié)合，可以高度準(zhǔn)確地定位激光束打在物體上的光斑，測(cè)距精度可達(dá)厘米級(jí)，激光雷達(dá)最大的優(yōu)勢(shì)就是“精準(zhǔn)”和“快速、高效作業(yè)”。與微波雷達(dá)原理相似，激光雷達(dá)使用的技術(shù)是飛行時(shí)間（TOF，TimeofFlight）。具體而言，就是根據(jù)激光遇到障礙物后的折返時(shí)間（round-tripdelay），計(jì)算目標(biāo)與自己的相對(duì)距離，見下圖。激光光束可以準(zhǔn)確測(cè)量視場(chǎng)中物體輪廓邊沿與設(shè)備間的相對(duì)距離，這些輪廓信息組成所謂的點(diǎn)云并繪制出3D環(huán)境地圖，精度可達(dá)到厘米級(jí)別，從而提高測(cè)量精度。6.3激光雷達(dá)的原理與使用186二.激光雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)與應(yīng)用LiDAR是通過(guò)發(fā)射激光束來(lái)探測(cè)目標(biāo)位置、速度等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)，具有測(cè)量精度高、方向性好等優(yōu)點(diǎn)，具體如下：具有極高的分辨率激光雷達(dá)工作于光學(xué)波段，頻率比微波高2～3個(gè)數(shù)量級(jí)以上，因此，與微波雷達(dá)相比，激光雷達(dá)具有極高的距離分辨率、角分辨率和速度分辨率。抗干擾能力強(qiáng)激光波長(zhǎng)短，可發(fā)射發(fā)散角非常小的激光束，多路徑效應(yīng)小，可探測(cè)低空/超低空目標(biāo)。獲取的信息量豐富激光雷達(dá)可直接獲取目標(biāo)的距離、角度、反射強(qiáng)度、速度等信息，生成目標(biāo)多維度圖像，易于理解。全天時(shí)工作激光雷達(dá)采用主動(dòng)探測(cè)方式，不依賴于外界光照條件或目標(biāo)本身的輻射特性。它只需發(fā)射自己的激光束，通過(guò)探測(cè)發(fā)射激光束的回波信號(hào)來(lái)獲取目標(biāo)信息。因此，與相機(jī)對(duì)比，激光雷達(dá)具有全天時(shí)工作的優(yōu)點(diǎn)。6.3激光雷達(dá)的原理和使用187三.激光雷達(dá)的性能度量四.YDLIDARG1的使用

步驟一：修改啟動(dòng)雷達(dá)的launch文件為了將雷達(dá)與底盤連接上，需要在啟動(dòng)雷動(dòng)的“flash_lidar.launch”中發(fā)布一個(gè)靜態(tài)坐標(biāo)系鏈接雷達(dá)與基礎(chǔ)坐標(biāo)系，即在文件中添加：<nodepkg=“tf”type=”static_transform_publisher”name=”laser_frame_to_base_footprint”arg=”0.00.00.20.060.00.0”/base_footprint/laser_frame40/>由于雷達(dá)與底盤都遵循右手準(zhǔn)則，而且擺放時(shí)，雷達(dá)0°與底盤0°重合，因此它們的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系，僅需要x,y,z平移，不需要翻轉(zhuǎn)，因此后面的兩個(gè)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)為0。功能參數(shù)測(cè)距頻率9000Hz掃描頻率5-12Hz測(cè)距半徑0.12-8m掃描角度360°角分辨率0.2°-0.48°6.3激光雷達(dá)的原理和使用188步驟二：?jiǎn)?dòng)雷達(dá)EAI機(jī)器人的內(nèi)部是裝有YDLIDARG1的功能包的，在dashgo_ws工作空間下。名叫“flashlidar”，用戶可以運(yùn)行雷達(dá)驅(qū)動(dòng)程序：roslaunchflashgoflash_lidar.launch若出現(xiàn)端口無(wú)法尋找的問(wèn)題，如下圖所示：可以在終端輸入cd/devls觀察所需雷達(dá)端口是否被連接。若沒有鏈接，更換雷達(dá)連接端口即可。6.3激光雷達(dá)的原理和使用189在觀察到EAI機(jī)器人底盤上方的雷達(dá)開始旋轉(zhuǎn)后，在終端打開rviz后，添加雷達(dá)掃描的話題，若訂閱后仍無(wú)畫面，可以觀察map處，所選連接是否正常，調(diào)節(jié)至雷達(dá)節(jié)點(diǎn)即可出現(xiàn)雷達(dá)掃描圖，如下圖所示：6.3激光雷達(dá)的原理和使用190步驟三：獲取參數(shù)在確定雷達(dá)的正常運(yùn)行后，可以在終端中，輸入：rostopicecho/scan來(lái)獲取雷達(dá)的發(fā)布信息，YDLIDARG1發(fā)布的信息內(nèi)容包括：設(shè)定參數(shù)（掃描角度、掃描半徑、雷達(dá)坐標(biāo)軸名稱等）、時(shí)間戳、障礙物距離等，如下圖所示：6.3激光雷達(dá)的原理和使用191內(nèi)容綱要1926.1項(xiàng)目背景6.2EAI機(jī)器人的編譯與使用6.3激光雷達(dá)的原理與使用6.4Gmapping建圖6.5Amcl粒子濾波6.6Move_base自主導(dǎo)航首先我們需要明確三個(gè)概念：1、Gmapping是基于濾波SLAM框架的常用開源SLAM算法。2、Gmapping基于RBPF粒子濾波算法，即將定位和建圖過(guò)程分離，先進(jìn)行定位再進(jìn)行建圖。3、Gmapping在RBPF