《ROS机械臂开发与实践》教学源码，涵盖ROS基础、ROS进阶、机械臂Moveit!、视觉抓取等内容。示例均提供Python与C++实现，适配Kinetic、Melodic、Noetic、ROS2 Humble版本..zip优质项目，资源经过严格测试可直接运行成功且功能正常的情况才上传，可轻松copy复刻，拿到资料包后可轻松复现出一样的项目。 本人系统开发经验充足，有任何使用问题欢迎随时与我联系，我会及时为你解惑，提供帮助。 【资源内容】：项目具体内容可查看下方的资源详情，包含完整源码+工程文件+说明等（若有）。 【附带帮助】： 若还需要相关开发工具、学习资料等，我会提供帮助，提供资料，鼓励学习进步。 【本人专注计算机领域】： 有任何使用问题欢迎随时与我联系，我会及时解答，第一时间为你提供帮助，CSDN博客端可私信，为你解惑，欢迎交流。 【适合场景】： 相关项目设计中，皆可应用在项目开发、毕业设计、课程设计、期末/期中/大作业、工程实训、大创等学科竞赛比赛、初期项目立项、学习/练手等方面中 可借鉴此优质项目实现复刻，也可以基于此项目进行扩展来开发出更多功能 【无积分此资源可联系获取】 # 注意 1. 本资源仅用于开源学习和技术交流。不可商用等，一切后果由使用者承担。 2. 部分字体以及插图等来自网络，若是侵权请联系删除。积分/付费仅作为资源整理辛苦费用。

### ROS实验知识点总结 #### 实验内容与结果 ##### 案例一：使用ROS控制小乌龟 **实验背景**： ROS (Robot Operating System) 是一个开源的元操作系统，用于编写机器人软件。本案例主要介绍了如何使用ROS来控制一个虚拟的小乌龟。 **通信前与通信后**： - **通信前**：小乌龟处于静止状态。 - **通信后**：通过ROS发布命令，可以控制小乌龟移动，包括前进、后退、转弯等动作。 **实现步骤**： 1. **启动Turtle图形界面**：通过命令`rosrun turtlesim turtlesim_node`启动小乌龟模拟器。 2. **发布消息**：使用`rostopic pub`命令向`/turtle1/cmd_vel`话题发送速度指令。 - 示例命令：`rostopic pub -r 10 /turtle1/cmd_vel geometry_msgs/Twist "linear: {x: 2.0, y: 0.0, z: 0.0} angular: {x: 0.0, y: 0.0, z: 1.8}"`。 - 此处`-r 10`表示每秒发布10次消息。 3. **观察效果**：小乌龟按照指定的速度移动。 ##### 案例二：话题通信 **实现细节**： - **创建发布者节点**：使用Python或C++编写发布者节点，向特定话题发布消息。 - **创建订阅者节点**：同样使用Python或C++编写订阅者节点，订阅上述话题，并处理接收到的消息。 - **示例**：如果发布者节点向名为`chatter`的话题发送字符串消息，则订阅者节点将监听这个话题，并打印接收到的消息。 **注意事项**： - 确保发布者和订阅者节点使用的topic名称一致。 - 发布者节点和订阅者节点必须在同一个ROS环境中运行。 ##### 案例三：仿真小车 **目标**：设计并实现一个简单的仿真小车系统。 **实现步骤**： 1. **构建小车模型**：在ROS环境中创建小车的物理模型。 2. **编写控制器节点**：编写一个节点，用于控制小车的动作，如前进、后退、转向等。 3. **设置传感器**：为小车添加虚拟传感器，如激光雷达、摄像头等，以便进行环境感知。 4. **仿真测试**：在Gazebo等仿真环境中运行整个系统，观察小车的行为。 **扩展实践**：可以通过自定义消息格式来传递更复杂的数据类型，例如使用`sensor_msgs/Image`来传输图像数据。 ##### launch文件实践 **目的**：编写一个launch文件，使得多个节点能够一起启动。 **示例**： 1. **创建launch文件**：使用XML格式定义launch文件。 2. **添加节点**：在launch文件中添加需要启动的节点信息。 3. **启动launch文件**：使用`roslaunch`命令启动launch文件。 **示例代码**： ```xml ``` 以上launch文件启动了小乌龟模拟器，并同时启动了发布者节点和订阅者节点。 #### 遇到的问题及解决方案 **安装ROS时的问题**： - **解决方案**：更换为国内源，可以有效解决下载速度慢的问题。 **控制小乌龟时的问题**： - **问题描述**：不会使用`tab`键自动补全命令。 - **解决方案**：学习使用`tab`键来自动补全命令，提高效率。 - **问题描述**：消息发布成功但无法订阅。 - **解决方案**：确保在不同的终端窗口中运行发布者和订阅者节点，避免在同一窗口内暂停发布过程导致的问题。 **自定义msg时的问题**： - **问题描述**：CMakeLists.txt文件中的修改错误。 - **解决方案**：仔细检查错误提示，并对照原始代码进行修正。 #### 对课程内容的建议 - **改进点**：希望教师能够在课程开始时明确提供参考教材链接，并突出强调其重要性。 - **实践经验**：通过实际操作，学生能够更好地理解和掌握ROS的基本使用方法，因此建议增加更多的实践环节。 通过本次实验，不仅加深了对ROS基础功能的理解，还锻炼了解决实际问题的能力。

在本实践教程中，我们将深入探讨如何利用ROS（Robot Operating System）、YOLOV8和SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）技术实现智能小车的导航功能，特别是通过激光雷达进行环境建图。这一部分主要关注激光雷达与SLAM算法的结合应用。 ROS是一个开源操作系统，专为开发机器人应用而设计。它提供了诸如硬件抽象、消息传递、包管理等基础设施，使得开发者可以更专注于算法和功能实现，而不是底层系统集成。在智能小车导航中，ROS扮演着核心协调者的角色，负责处理传感器数据、执行任务调度以及与其他节点通信。 YOLO（You Only Look Once）系列是目标检测算法，用于识别图像中的物体。YOLOV8是YOLO系列的最新版本，相较于之前的YOLOV3和YOLOV4，它可能在速度和精度上有进一步提升。在智能小车导航中，YOLOV8可以帮助小车实时识别周围的障碍物，确保安全行驶。 SLAM是机器人领域的一个关键问题，它涉及机器人同时定位自身位置并构建环境地图的过程。对于没有先验地图的未知环境，SLAM是必要的。SLAM算法通常包括数据采集（如激光雷达或视觉传感器）、特征提取、状态估计和地图更新等步骤。在激光雷达+SLAM的场景下，雷达数据提供了丰富的距离信息，帮助构建高精度的三维环境模型。 激光雷达（LIDAR）是一种光学遥感技术，通过发射激光束并测量其反射时间来确定距离。在智能小车导航中，激光雷达可以提供连续的、密集的点云数据，这些数据是构建高精度地图的基础。SLAM算法通常会选择如Gmapping或 Hector SLAM等专门针对激光雷达的数据处理框架，它们能有效地处理点云数据，构建出拓扑或几何地图。 在“robot_vslam-main”这个项目中，我们可以预期包含以下组件： 1. **ROS节点**：用于接收和处理激光雷达数据的节点，如`lidar_node`。 2. **SLAM算法实现**：可能是自定义的SLAM算法代码或预封装的库，如`slam_algorithm`。 3. **地图发布器**：将SLAM算法生成的地图以可视化的形式发布，如`map_publisher`。 4. **小车定位模块**：结合SLAM结果与车辆运动学模型，计算小车的实时位置，如`localization_node`。 5. **路径规划与控制**：根据地图和目标位置，规划安全路径并控制小车移动，如`planner`和`controller`节点。 通过整合这些组件，我们可以实现智能小车的自主导航，使其能够在未知环境中有效移动，避开障碍物，并构建出周围环境的地图。在实际操作中，还需要考虑如何优化算法性能、处理传感器噪声、适应不同的环境条件，以及实现有效的故障恢复机制，确保系统的稳定性和可靠性。通过深入学习ROS、YOLOV8和SLAM，开发者可以不断提升智能小车的导航能力，推动机器人技术的进步。

之前在进行ROS学习的过程中一直在困扰如何将ROS应用到项目中，本人只是简单学习过51和32的单片机，对嵌入式系统略有涉猎，最近在学习中接触到了树莓派这个控制板，便入手了一块，下面我来简单介绍一下我在树莓派上安装ROS的过程以及对其中一些步骤粗浅的理解 0.0前言 先放上一张成功的截图（Windows下远程桌面登录树莓派图形界面） 本篇文章适用于树莓派4B，其他版本略有不同，但如果是3B就没必要看这篇文章大部分内容，直接在0.1中给的Ubuntu Mate网址中下载Ubuntu配套镜像（注意，一定要配套，官网有相关提示，请细心）然后正常刷ROS，操作参见后文 首先是树莓派的硬件连接，需要一根

机器人操作系统ROS实践教程，主要介绍ROS应用。。。。。。

【项目资源】： 包含前端、后端、移动开发、操作系统、人工智能、物联网、信息化管理、数据库、硬件开发、大数据、课程资源、音视频、网站开发等各种技术项目的源码。 包括STM32、ESP8266、PHP、QT、Linux、iOS、C++、Java、python、web、C#、EDA、proteus、RTOS等项目的源码。 【项目质量】： 所有源码都经过严格测试，可以直接运行。 功能在确认正常工作后才上传。 【适用人群】： 适用于希望学习不同技术领域的小白或进阶学习者。 可作为毕设项目、课程设计、大作业、工程实训或初期项目立项。 【附加价值】： 项目具有较高的学习借鉴价值，也可直接拿来修改复刻。 对于有一定基础或热衷于研究的人来说，可以在这些基础代码上进行修改和扩展，实现其他功能。 【沟通交流】： 有任何使用上的问题，欢迎随时与博主沟通，博主会及时解答。 鼓励下载和使用，并欢迎大家互相学习，共同进步。

在本文中，我们将深入探讨如何在QT环境中集成ROS（Robot Operating System）项目，并通过QT界面向rviz（Robot Visualization）发送及订阅话题。这是一项重要的技能，尤其对于那些需要开发具有用户友好图形界面的机器人应用的开发者来说。 我们需要了解QT和ROS的基本概念。QT是一个流行的跨平台应用程序开发框架，广泛用于创建桌面和移动设备的图形用户界面。ROS则是机器人软件开发的一个开源框架，提供了一系列工具、库和约定，使开发人员能够构建模块化的机器人系统。 **步骤1：设置ROS与QT环境** 在开始之前，确保你已经在你的开发环境中安装了ROS和QT。对于ROS，你需要安装对应操作系统的版本，如ROS Melodic（Ubuntu 18.04）或ROS Noetic（Ubuntu 20.04）。对于QT，可以从官方网站下载并安装QT Creator，这是一个集成了开发环境的IDE。 **步骤2：创建ROS项目** 使用catkin工作空间来创建ROS项目。打开终端，导航到你的工作空间目录，然后执行以下命令： ```bash mkdir -p src cd src catkin_create_pkg my_project rospy std_msgs geometry_msgs # 将my_project替换为你的项目名 ``` 这将创建一个名为`my_project`的新ROS包，包含必要的依赖项。 **步骤3：添加QT模块** 在你的ROS项目中，你需要添加QT支持。编辑`CMakeLists.txt`文件，将以下行添加到`find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS ...)`之后： ```cmake find_package(Qt5 COMPONENTS Widgets CoreGui REQUIRED) catkin_package( ... CATKIN_DEPENDS roscpp rospy std_msgs geometry_msgs INCLUDE_DIRS include LIBRARIES ${PROJECT_NAME} CATKIN_DEPENDS_QT ${QT_COMPONENTS} ) ``` 然后，添加QT配置到`cmake`部分： ```cmake include_directories(include ${QT_INCLUDE_DIRS} ${catkin_INCLUDE_DIRS}) add_executable(${PROJECT_NAME}_node src/mainwindow.cpp) target_link_libraries(${PROJECT_NAME}_node ${QT_LIBRARIES} ${catkin_LIBRARIES}) ``` **步骤4：编写QT界面** 使用QT Creator创建一个新的QT项目，选择`Qt Widgets Application`模板。在`mainwindow.cpp`中，你可以添加所需的按钮、文本框等控件，以实现与ROS交互的功能。 **步骤5：连接ROS节点** 在QT项目中，引入ROS库并创建节点。例如，在`mainwindow.cpp`的`setupUi`函数中，你可以初始化ROS节点： ```cpp ros::init(argc, argv, "qt_node"); ros::NodeHandle nh; ``` 然后，你可以定义ROS消息类型并创建发布器和订阅器。例如，如果你要处理`geometry_msgs::PoseStamped`类型的消息，可以这样做： ```cpp geometry_msgs::PoseStamped pose_msg; ros::Publisher pose_pub = nh.advertise("pose_topic", 10); ``` **步骤6：发送和接收话题** 在QT界面中，当用户点击按钮时，可以调用`pose_pub.publish(pose_msg)`来发布消息。同样，你可以使用`ros::Subscriber`来订阅其他话题。例如： ```cpp ros::Subscriber sub = nh.subscribe("marker_topic", 10, &MainWindow::markerCallback, this); ``` 这里，`markerCallback`是你定义的回调函数，用于处理接收到的消息。 **步骤7：使用rviz可视化** 在rviz中，你可以添加`Marker`或`Interactive Marker`显示来接收和显示来自`marker_topic`的话题。确保你的QT节点运行并发布话题，rviz将实时更新。 总结，这个过程涵盖了在QT中创建ROS项目的完整流程，包括添加QT支持、构建QT界面、连接ROS节点、发送和接收话题，以及使用rviz进行可视化。这只是一个基本示例，实际应用中可能需要处理更复杂的数据结构和用户交互。通过这个实践，你可以为自己的机器人项目开发出强大的图形用户界面。

在机器人技术领域，柔顺控制是提升机械臂与环境交互性能的关键技术，它涉及到机械臂在执行任务时对外力的感知和响应。本项目聚焦于三种柔顺控制策略：阻抗控制、导纳控制和混合力位控制，并且所有代码都是基于ROS（Robot Operating System）的C++实现。ROS是一个广泛使用的开源机器人软件框架，提供了丰富的工具和库来帮助开发者构建复杂的机器人系统。 1. 阻抗控制：阻抗控制是一种模拟物理材料阻抗特性的控制策略，使机械臂能够像弹簧一样对外力产生反应。在阻抗控制中，机械臂的行为可以被定义为一个机械系统，其中，阻抗参数决定了机械臂对扰动的响应。例如，高阻抗意味着机械臂更刚硬，对外力反应较小；低阻抗则使机械臂更柔软，更容易随外力移动。通过调整这些参数，可以实现机械臂的精细操作，如装配任务。 2. 导纳控制：导纳控制与阻抗控制相反，它是从环境到机械臂的力传递特性进行建模。在导纳控制中，机械臂被设计为一个导体，允许外部力通过并转化为运动。这种控制方法主要用于实现人机协作，确保人类操作者可以轻松地引导机械臂完成任务，同时保护人的安全。导纳控制器通常会包含力传感器和位置传感器，用于实时监测和处理输入。 3. 混合力位控制：混合力位控制结合了阻抗控制和导纳控制的优点，允许机械臂在力模式和位置模式之间灵活切换。在某些情况下，机械臂可能需要精确的位置控制，而在其他情况下，可能需要对环境的力反馈作出反应。混合力位控制可以根据任务需求动态调整控制策略，提供更灵活的交互体验。 这个基于ROS的C++实现可能包括以下组件： - **硬件接口**：与实际机械臂的通讯模块，如驱动器和传感器的读取。 - **控制器**：实现阻抗、导纳和混合力位控制算法的代码。 - **状态估计**：利用传感器数据估计机械臂的位置、速度和力。 - **力传感器处理**：读取并处理来自力传感器的数据。 - **话题发布与订阅**：通过ROS消息系统，控制器与硬件接口和其他ROS节点进行通信。 - **参数服务器**：存储和管理控制参数，如阻抗和导纳的设定值。 - **示教器**：可能包括一个用户界面，允许操作员对机械臂的运动进行编程或实时控制。 使用ROS的C++实现使得代码可移植性增强，且能与其他ROS兼容的库和工具无缝集成，如Gazebo仿真环境、MoveIt!运动规划库等。学习和理解这个项目将有助于深入掌握机器人柔顺控制理论及其在实际应用中的实现细节。

整体流程如下：无人机起飞后请求进入offboard模式，紧接着请求解锁，解锁后飞行至0.3米高，紧接着逆时针飞行边长为0.5米的正方形，每个边长飞行8秒钟。完成正方形后自动进入降落模式，全程无需手动。已经在实体无人机上测试过多次。该程序的对比官方程序要实用的多，程序中添加了模式切换判断，成功以后不会重复切换，遥控器可以直接进行接管控制，安全性比起官方提供程序要高得多，强烈建议新手或者刚接触不久的朋友采用这个功能包。代码内容丰富，吃透基本算是入门了。有需要也可以留言，互相学习，共同提高

SPENCER多模式人员检测和跟踪框架 在欧盟FP7项目的背景下开发的针对移动机器人的基于ROS的多模式人员和组检测和跟踪框架。 功能一览 多模式检测：在一个通用框架中的多个RGB-D和2D激光检测器。 人员跟踪：基于最近邻居数据关联的高效跟踪器。 社会关系：通过连贯的运动指标估算人与人之间的空间关系。 群体追踪：根据人群的社会关系来检测和追踪人群。 鲁棒性：各种扩展功能（例如IMM，跟踪启动逻辑和高召回检测器输入）都使人员跟踪器即使在非常动态的环境中也能相对鲁棒地工作。 实时：在游戏笔记本电脑上以20-30 Hz的频率运行，跟踪器本身仅需要1个CPU内核的10％。 可扩展和可重用：结构良好的ROS消息类型和明确定义的接口使集成自定义检测和跟踪组件变得容易。 强大的可视化：一系列可重复使用的RViz插件，可通过单击鼠标进行配置，以及用于生成动画（2D）SVG文件的脚本。 评