ROS 로보틱스 프로그래밍 3/e

1부. ROS 프로그래밍 핵심

1장. ROS 소개
__기술적 요구 사항
__ROS를 사용해야 하는 이유
__ROS 파일시스템 레벨 이해
____ROS 패키지
____ROS 메타패키지
____ROS 메시지
____ROS 서비스
__ROS 연산 그래프 레벨 이해
____ROS 노드
____ROS 메시지
____ROS 토픽
____ROS 서비스
____ROS 백 파일
____ROS 마스터
____ROS 파라미터 사용
__ROS 커뮤니티 레벨
__ROS 시작을 위한 준비
____ROS 배포판
____ROS 마스터 및 ROS 파라미터 서버 실행
__요약
__질문

2장. ROS 기초 프로그래밍
__기술적 요구 사항
__ROS 패키지 생성
____ROS 토픽 활용
____ROS 노드 생성
____노드 빌드
__사용자 정의 .msg와 .srv 파일 추가
__ROS 서비스 활용
____ROS actionlib 활용
____ROS 액션 서버와 클라이언트의 빌드
__런치 파일 작성
__토픽, 서비스, actionlib의 응용
__요약
__질문

2부. ROS 로봇 시뮬레이션

3장. ROS 3D 모델링
__기술적 요구 사항
__로봇 모델링을 위한 ROS 패키지
__URDF를 사용한 로봇 모델링 이해
__로봇 디스크립션을 위한 ROS 패키지의 생성
__최초의 URDF 모델 생성
__URDF 파일 분석
__RViz에서 로봇 3D 모델의 시각화
____팬 조인트와 틸트 조인트의 상호작용
____물리적인 특징과 충돌 특성을 URDF 모델에 추가
__xacro를 활용한 로봇 모델링의 이해
__속성의 사용
____수학 연산자 활용
____매크로 활용
__xacro에서 URDF로의 변환
__7-DOF 로봇 매니퓰레이터 로봇 디스크립션 생성
____로봇 팔 사양
__7-DOF 로봇 팔의 xacro 모델 상세 설명
____상수 사용
____매크로의 사용
____다른 xacro 파일 포함
____링크에서 메시 사용
____로봇 집게를 사용한 작업
____RViz에서 7-DOF 로봇 팔 시각화
__차동 구동 모바일 로봇 모델 생성
__요약
__질문

4장. ROS와 가제보를 활용한 로봇 시뮬레이션
__기술적 요구 사항
__가제보 및 ROS를 활용한 로봇 팔 시뮬레이션
__가제보에서 로봇 팔 시뮬레이션 모델 생성
____가제보 로봇 모델에 색과 질감 추가
____모델을 구동하기 위한 transmission 태그 추가
__gazebo_ros_control 플러그인 추가
____가제보에 3D 비전 센서 추가
__Xtion Pro와 로봇 팔 시뮬레이션
____3D 센서 데이터 시각화
__가제보에서 ROS 컨트롤러를 활용한 로봇 조인트 동작
____ros_control 패키지 이해
____다양한 타입의 ROS 컨트롤러와 하드웨어 인터페이스
____ROS 컨트롤러가 가제보와 상호작용하는 방법
____조인트 상태 컨트롤러와 조인트 위치 컨트롤러의 로봇 팔에 대한 인터페이싱
____가제보로 ROS 컨트롤러 실행
____로봇 조인트의 구동
__가제보에서 차동 구동 로봇 시뮬레이션
____가제보에 레이저 스캐너 추가
____가제보에서 모바일 로봇 이동
____런치 파일에 joint_state_publisher 추가
__ROS teleop 노드 추가
__요약
__질문

5장. ROS, 코펠리아심, 위봇을 활용한 로봇 시뮬레이션
__기술적 요구 사항
__ROS로 코펠리아심 설정
____RosInterface 플러그인 이해
____ROS 메시지 작업
__코펠리아심과 ROS를 활용한 로봇 팔 시뮬레이션
____코펠리아심 조인트 컨트롤러에 ROS 인터페이스 추가
__ROS로 위봇 설정
____위봇 시뮬레이터 소개
____위봇으로 모바일 로봇 시뮬레이션
__첫 번째 컨트롤러 작성
____위봇 및 ROS를 사용한 로봇 팔 시뮬레이션
__webots_ros를 사용해 teleop 노드 작성
____런치 파일로 위봇 실행
__요약
__질문

6장. ROS MoveIt!과 내비게이션 스택 활용
__기술적 요구 사항
__MoveIt! 아키텍처
____move_group 노드
____MoveIt!을 활용한 모션 플래닝
____모션 플래닝 요청 어댑터
____MoveIt! 플래닝 씬
____MoveIt! 기구학 처리
____MoveIt! 충돌 검사
__셋업 어시스턴트 도구를 활용한 MoveIt! 구성 패키지 생성
____1단계: 셋업 어시스턴트 도구 시작
____2단계: 자기 충돌 행렬 생성
____3단계: 가상 조인트 추가
____4단계: 플래닝 그룹 추가
____5단계: 로봇 포즈 추가
____6단계: 로봇 엔드 이펙터 설정
____7단계: 패시브 조인트 추가
____8단계: 저자 정보
____9단계: 구성파일 작성
__RViz에서 MoveIt! 구성 패키지를 활용한 모션 플래닝
____RViz MotionPlanning 플러그인 활용
____MoveIt! 구성 패키지와 가제보의 인터페이스
__ROS 내비게이션 스택 이해
____ROS 내비게이션 하드웨어 요구 사항
____내비게이션 패키지 작업
____내비게이션 스택의 작동
__SLAM을 활용한 지도 생성
____gmapping을 위한 런치 파일 작성
____차동 구동 로봇에서 SLAM 실행
____amcl 및 정적 지도를 사용해 자율주행 구현
____amcl 런치 파일 작성
__요약
__질문

7장. ROS MoveIt!의 고급 기능
__기술적 요구 사항
__move_group C++ 인터페이스를 사용한 모션 플래닝
____MoveIt! C++ API를 활용한 임의의 모션 플래닝
____MoveIt! C++ API를 활용한 사용자 정의 모션 플래닝
____MoveIt!을 사용해 로봇 팔과의 충돌 확인
__MoveIt!과 가제보를 활용한 퍼셉션 작업
__MoveIt!으로 물체 매니퓰레이션 수행
____MoveIt!을 활용한 선택/배치 작업
____가제보와 실제 로봇에서 선택/배치 작업
__로봇 하드웨어 인터페이스를 위한 다이나믹셀 ROS 서보 컨트롤러의 이해
____다이나믹셀 서보
____DYNAMIXEL-ROS 인터페이스
__7-DOF 다이나믹셀 기반 로봇 팔과 ROS MoveIt!
____COOL 로봇 암 컨트롤러 패키지 생성
____MoveIt! COOL 로봇 팔의 구성
__요약
__질문

8장. ROS 드론
__기술적 요구 사항
__드론의 활용
____UAV 하드웨어
____Pixhawk 자동조종 장치
__PX4 비행 제어 스택 활용
____PX4 펌웨어 아키텍처
____PX4 SITL
__PC/자동조종 장치 통신
____mavros ROS 패키지
__ROS-PX4 애플리케이션 작성
____궤적 스트리머 작성
____PX4에 대한 외부 위치 추정
__RotorS 시뮬레이션 프레임워크 사용
____RotorS 설치
____RotorS 패키지
____새로운 UAV 모델 생성
____RotorS 모터 모델과 상호작용
__요약
__질문

3부. ROS 로봇 하드웨어 프로토타이핑

9장. ROS와 I/O 보드, 센서, 액추에이터 인터페이스
__기술적 요구 사항
__아두이노-ROS 인터페이스 이해
__아두이노-ROS 인터페이스는 무엇인가?
____ROS의 rosserial 패키지 이해
____아두이노의 ROS 노드 API 이해
____ROS-아두이노 퍼블리셔 및 서브스크라이버 예제
____아두이노-ROS 예제: 푸시 버튼으로 LED 깜박임
____아두이노-ROS 예제: 가속도계 ADXL 335
____아두이노-ROS 예제: 초음파 거리 센서
____아두이노-ROS 예제: 주행 거리 데이터 퍼블리셔
__아두이노 이외의 보드와 ROS의 인터페이스
____ROS 설치를 위한 오드로이드-C4, 라즈베리파이 4, 젯슨 나노 설정
____라즈베리파이 4에서 ROS를 사용해 LED 깜박임
____라즈베리파이 4에서 ROS를 사용하는 푸시 버튼과 깜박이는 LED
____라즈베리파이 4에서 예제 실행
__다이나믹셀 액츄에이터와 ROS 인터페이스
__요약
__질문

10장. ROS와 OpenCV, PCL을 활용한 비전 센서 프로그래밍
__기술적 요구 사항
__ROS - OpenCV 인터페이스 패키지 이해
__ROS: PCL 인터페이스 패키지 이해
____ROS 퍼셉션 설치
__ROS에서 USB 웹캠 인터페이스
__ROS 카메라 보정
____cv_bridge를 사용해 ROS와 OpenCV 간에 이미지 변환
__ROS와 Kinect 및 아수스 Xtion Pro 인터페이스
__인텔 RealSense 카메라와 ROS 인터페이스
____포인트 클라우드를 레이저 스캔 데이터로 변환
__ROS와 Hokuyo 레이저 인터페이스
____RPLIDAR 및 YDLIDAR와 ROS 인터페이스
__포인트 클라우드 데이터 작업
____포인트 클라우드를 퍼블리시하는 방법
____포인트 클라우드 서브스크라이브와 처리 방법
____PCD 파일에서 포인트 클라우드 읽기와 퍼블리싱
__요약
__질문

11장. ROS에서 차동 구동 로봇 하드웨어 구축과 인터페이스
__기술적 요구 사항
____소프트웨어 요구 사항
____네트워크 설정
____하드웨어 요구 사항
__Remo 로봇 소개: DIY 자율주행 로봇
____Remo 하드웨어 구성 요소
____ROS Navigation 스택에 대한 소프트웨어 요구 사항
__차동 구동 로봇을 위한 로우레벨 컨트롤러 및 하이레벨 ROS 컨트롤 하드웨어 인터페이스 개발
____Remo용 로우레벨 기본 컨트롤러 구현
____차동 구동 로봇을 위한 ROS 컨트롤 하이레벨 하드웨어 인터페이스
____Remo 로봇에 대한 ROS 노드 및 토픽 개요
__내비게이션 스택 구성과 작업
____gmapping 노드 구성과 지도 작성
____gmapping 노드 작업
____move_base 노드 구성
____AMCL 노드 구성
____AMCL 플래닝
____시뮬레이션에서 Remo 로봇 작업
__요약
__질문

4부. ROS 고급 프로그래밍

12장. pluginlib, nodelet, Gazebo 플러그인 활용
__기술적 요구 사항
__pluginlib 이해
____pluginlib을 사용해 계산기 플러그인 구현
__ROS nodelet 이해
____샘플 nodelet 구현
__Gazebo 플러그인 이해와 생성
____기본 월드 플러그인 생성
__요약
__질문

13장. ROS 컨트롤러와 시각화 플러그인
__기술적 요구 사항
__ros_control 패키지 이해
____controller_interface 패키지
__ROS에서 기본 조인트 컨트롤러 작성
____1단계: 컨트롤러 패키지 생성
____2단계: 컨트롤러 헤더 파일 작성
____3단계: 컨트롤러 소스 파일 작성
____4단계: 컨트롤러 소스 파일에 대한 자세한 설명
____5단계: 플러그인 디스크립션 파일 작성
____6단계: package.xml 업데이트
____7단계: CMakeLists.txt 업데이트
____8단계: 컨트롤러 빌드
____9단계: 컨트롤러 구성파일 작성
____10단계: 컨트롤러의 실행 파일 작성
____11단계: 가제보에서 7-DOF 팔과 함께 컨트롤러 실행
__RViz 도구와 플러그인 이해
____디스플레이 패널
____RViz 툴바
____뷰 패널
____타임 패널
____고정 가능한 패널
__원격 조작을 위한 RViz 플러그인 작성
____RViz 플러그인 빌드 방법론
__요약
__질문

14장. 매트랩과 시뮬링크에서 ROS 활용
__기술적 요구 사항
__매트랩 시작
__ROS 툴박스와 매트랩 시작
____ROS 토픽 및 매트랩 콜백 함수로 시작
__매트랩 및 가제보를 활용한 로봇 애플리케이션 개발
__ROS 및 시뮬링크 시작
____시뮬링크에서 파형 신호 적분기 생성
____시뮬링크에서 ROS 메시지 퍼블리시
____시뮬링크에서 ROS 토픽 서브스크라이브
__시뮬링크에서 간단한 제어 시스템 개발
____시뮬링크 모델 구성
__요약
__질문

15장. 산업용 로봇을 위한 ROS
__기술적 요구 사항
__ROS-Industrial 패키지 이해
__ROS-Industrial의 목표
__ROS-Industrial: 간략한 역사
__ROS-Industrial 패키지 설치
____ROS-Industrial 패키지의 블록 다이어그램
__산업용 로봇 URDF 생성
__산업용 로봇을 위한 MoveIt 구성 생성
__MoveIt 구성파일 업데이트
__유니버셜 로봇 팔을 위한 ROS-Industrial 패키지 설치
__유니버셜 로봇용 ROS 인터페이스 설치
__유니버셜 로봇 팔의 MoveIt 구성 이해
__실제 유니버셜 로봇 하드웨어 및 ROS-I 시작
__ABB 로봇용 MoveIt 구성
__ROS-Industrial 로봇 지원 패키지 이해
__ROS- Industrial 로봇 클라이언트 패키지
__산업용 로봇 클라이언트 노드 설계
__ROS-Industrial 로봇 드라이버 패키지
__MoveIt IKFast 플러그인 이해
__ABB IRB 6640 로봇용 MoveIt IKFast 플러그인 생성
____MoveIt IKFast 플러그인 개발을 위한 전제 조건
__OpenRave 및 IKFast 모듈
____MoveIt IKFast
____MoveIt IKFast 패키지 설치
____우분투 20.04에 OpenRave 설치
__OpenRave로 작업할 로봇의 COLLADA 파일 생성
__IRB 6640 로봇용 IKFast CPP 파일 작성
__MoveIt IKFast 플러그인 생성
__요약
__질문

16장. ROS에서 문제 해결 및 모범 사례
__비주얼 스튜디오 코드에서 ROS 설정
____비주얼 스튜디오 코드 설치/제거
____비주얼 스튜디오 코드 시작
____새 비주얼 스튜디오 코드 익스텐션 설치
____비주얼 스튜디오 코드 ROS 익스텐션 시작
____ROS 작업 공간 검사와 구축
____비주얼 스튜디오 코드를 사용해 ROS 패키지 관리
____URDF 파일 프리뷰 시각화
__ROS의 모범 사례
____ROS C++ 코딩 스타일 가이드
__ROS 패키지에 대한 최상의 코딩 방법
__ROS의 중요한 문제 해결 팁
____roswtf 활용
__요약
__질문