ROS以及SLAM简介

2. ROS的特点
2. ROS的特点
分布式 点对点 • ROS采用了分布式的框架，通过点对点的设计让机器人的
进程可以分别运行，便于模块化的修改和定制，提高了 系统的容错能力。
2. ROS的特点
多种语言支持
• ROS支持多种编程语言。C++、Pyhton和已经在ROS中实 现编译，是目前应用最广的 ROS开发语言，C#、Java等 语言的测试库也已经实现。为了支持多语言编程， ROS 采用了一种语言中立的接口定义语言来实现各模块之间 消息传送。通俗的理解就是，ROS的通信格式和用哪种编 程语言来写无关，它使用的是自身定义的一套通信接口。
1.1 SLAM测距方法
• 第三种常用的测距方式是通过视觉进行测距。传统上来说， 通过视觉进行测距需要大量的计算，并且测量结果容易随着 光线变化而发生变化。如果机器人运行在光线较暗的房间内， 那么视觉测距方法基本上不能使用。但最近几年，已经存在 一些解决上述问题的方法。一般而言，视觉测距一般使用双 目视觉或者三目视觉方法进行测距。使用视觉方法进行测距， 机器人可以更好的像人类一样进行思考。另外，通过视觉方 法可以获得相对于激光测距和超声波测距更多的信息。但更 过的信息也就意味着更高的处理代价，但随着算法的进步和 计算能力的提高，上述信息处理的问题正在慢慢得到解决。
1. 什么是ROS？
• ROS是一个适用于机器人编程的框架，这个框架把原本 松散的零部件耦合在了一起，为他们提供了通信架构。 ROS虽然叫做操作系统，但并非Windows、Mac那样通常 意义的操作系统，它只是连接了操作系统和你开发的ROS 应用程序，所以它也算是一个中间件，基于ROS 的应用 程序之间建立起了沟通的桥梁，在这个环境上，机器人 的感知、决策、控制算法可以更好的组织和运行。
3. ROS优缺点
3. ROS优缺点
ROS为我们开发机器人带来了许多方便，然而它也确实存 在一些问题
3. ROS优缺点
3. ROS优缺点
总体来说，ROS更适合科研和开源用户使用，如果在工业 场景应用（例如无人驾驶）还需要做优化和定制。 为了解 决实际应用的问题，ROS2.0做了很大的改进，目前正在开 发之中，未来表现如何值得期待。
1. SLAM是啥？
• SLAM既可以用于2D运动领域（激光SLAM），也可以应 用于3D运动领域（视觉SLAM）。这里，我们将仅讨论 2D领域内的运动。
1.1 SLAM测距方法
• 目前比较常见的测距单元包括激光测距、超声波测距以 及图像测距三种。其中，激光测距是最为常用的方式。 通常激光测距单元比较精确、高效并且其输出不需要太 多的处理。其缺点在于价格一般比较昂贵（目前已经有 一些价格比较便宜的激光测距单元）。激光测距单元的 另外一个问题是其穿过玻璃平面的问题。另外激光测距 单元不能够应用于水下测量。
Gazebo物理仿真自建模型
4. ROS能够干什么？
• RViz(the Robit Visualization tool)机器人可视化工具，可 视化的作用是直观的，它极大的方便了监控和调试等操 作。
4. ROS能够干什么？
下位机： STM32F4 直流有刷电机 （配驱动器）
思岚A1 激光雷达
激光SLAM建图
4. ROS能够干什么？
4. ROS能够干什么？
• Gazebo是一个机器人仿真工具，模拟器，也是一个独立的开源机 器人仿真平台。
• Gazebo的功能很强大，可以进行机器人的运动学、动力学仿真， 能够模拟机器人常用的传感器（如激光雷达、摄像头、IMU等）， 也可以加载自定义的环境和场景。
4. ROS能够干什么？
2. SLAM一般过程
2. SLAM一般过程
SLAM通常包括如下 几个部分 特征提取， 数据关联， 状态估计， 状态更新 以及特征更新等。
2. SLAM一般过程
• 图中三角形表示机器人， 星号表示路标；机器人首 先使用测距单元测量地标 相对于机器人的距离和角 度。
2. SLAM一般过程
• 然后进行开始进行运动， 并且到达一个新的位置， 机器人根据其运动方程预 测其现在所处于的新的位 置。
基于ROS的自主移动机器人环 境建模和路径规划研究
第一章 ROS简介
1. 什么是ROS？
1. 什么是ROS？
• ROS全名机器人操作系统(Robot Operating System, ROS) 是一个应用于机器人上的操作系统，它操作方便、功能 强大，特别适用于机器人这种多节点多任务的复杂场景。 因此自ROS诞生以来，受到了学术界和工业界的欢迎，如 今已经广泛应用于机械臂、移动底盘、无人机、无人车 等许多种类的机器人上。
2. SLAM一般过程
• 在新的位置，机器人通过 测距单元重新测量各个地 标相对于机器人的距离和 角度，测量得到的距离和 角度与上述预测结果可能 并不一致，因而，上述预 测值可能并不是机器人准 确位置。
1.1 SLAM测距方法
• 另外一个常用的测距方式是超声波测距。超生波测距以 及声波测距等以及在过去得到十分广泛的应用。相对于 激光测距单元，其价格比较便宜；但其测量精度较低。 激光测距单元的发射角仅0.25°，因而，激光基本上可以 看作直线；相对而言，超声波的发射角达到了30°，因而， 其测量精度较差。但在水下，由于其穿透力较强，因而， 是最为常用的测距方式。最为常用的超声波测距单元是 Polaroid超声波发生器。
2. ROS的特点
开源社区
• ROS具有一个庞大的社区ROS WIKI(/ )， 这个网站将会始终伴随着ROS的开发，无论是查阅功能包 的参数、搜索问题。当前使用ROS开发的软件包已经达到 数千万个，相关的机器人已经多达上千款。此外，ROS遵 从BSD协议，对个人和商业应用及修改完全免费。这也促 进了ROS的流行。
第二章 SLAM简介
1. SLAM是啥图构建(Simultaneous Localization And Mapping)的缩写，SLAM主要用于解决移动机器人在 未知环境中运行时定位导航与地图构建的问题。 SLAM通常包括如下几个部分，特征提取，数据关联，状 态估计，状态更新以及特征更新等。