ROS 로봇 프로그래밍

Chapter01 로봇 운영체제
1.1 로봇 소프트웨어 플랫폼
1.1.1 플랫폼이 가져온 변화
1.1.2 로봇 소프트웨어 플랫폼이 가져올 미래
1.2 ROS 소개
1.2.1 ROS는 새로운 운영체제(OS)인가?
1.2.2 ROS 생태계
1.3 ROS 역사
1.4 ROS 버전
1.4.1 ROS 버전 규칙
1.4.2 ROS 버전주기
1.4.3 ROS 최신 버전
1.4.4 ROS 버전 선택

Chapter02 ROS 설치(일반 PC)
2.1 ROS Indigo 설치
2.1.1 ROS Indigo 일반 설치
2.1.2 ROS Indigo 간단 설치
2.2 ROS 개발 환경 구축
2.2.1 ROS 환경 설정
2.2.2 통합개발환경(IDE)
2.3 ROS 동작 테스트

Chapter03 ROS 설치(VirtualBox or SBC)
3.1 가상 머신에 ROS Indigo 설치하기
3.1.1 우분투 14.04 이미지 준비
3.1.2 윈도우에 VirtualBox 설치
3.1.3 VirtualBox에 우분투 설치
3.2 라즈베리파이에 ROS Indigo 설치하기
3.3 오드로이드에 ROS Indigo 설치하기

Chapter04 ROS 개념 정리
4.1 ROS 용어 정리
4.2 메시지 통신
4.3 ROS 파일 시스템
4.3.1 ROS 설치 폴더
4.3.2 사용자 작업 폴더
4.4 ROS 빌드 시스템
4.4.1 패키지 생성
4.4.2 패키지 설정 파일(package.xml) 수정
4.4.3 빌드 설정 파일(CMakeLists.txt) 수정
4.4.4 소스 코드 작성
4.4.5 패키지 빌드
4.4.6 노드 실행

Chapter05 ROS 명령어
5.1 ROS 명령어 정리
5.2 ROS 셸 명령어
5.2.1 roscd: ROS 디렉터리 이동
5.2.2 rosls: ROS 파일 목록
5.2.3 rosed: ROS 편집 명령어
5.3 ROS 실행 명령어
5.3.1 roscore: roscore 실행
5.3.2 rosrun: ROS 노드 실행
5.3.3 roslaunch: ROS 노드 여럿 실행
5.3.4 rosclean: ROS 로그 검사 및 삭제
5.4 ROS 정보 명령어
5.4.1 노드 실행
5.4.2 rosnode: ROS 노드
5.4.3 rostopic: ROS 토픽
5.4.4 rosservice: ROS 서비스
5.4.5 rosparam: ROS 파라미터
5.4.6 rosmsg: ROS 메시지 정보
5.4.7 rossrv: ROS 서비스 정보
5.4.8 rosbag: ROS 로그 정보

Chapter06 ROS 도구
6.1 3차원 시각화 도구(RViz)
6.1.1 RViz 설치 및 실행
6.1.2 RViz 화면 구성
6.1.3 RViz 디스플레이
6.2 ROS GUI 개발 도구(rqt)
6.2.1 rqt 설치
6.2.2 rqt 실행 및 메뉴 소개
6.2.3 rqt 플러그인
6.2.4 rqt_image_view
6.2.5 rqt_graph
6.2.6 rqt_plot
6.2.7 rqt_bag

Chapter07 ROS 기본 프로그래밍
7.1 메시지, 토픽, 서비스, 매개변수
7.2 퍼블리셔와 서브스크라이버 노드 작성 및 실행
7.2.1 패키지 생성
7.2.2 패키지 설정 파일(package.xml) 수정
7.2.3 빌드 설정 파일(CMakeLists.txt) 수정
7.2.4 메시지 파일 작성
7.2.5 퍼블리셔 노드 작성
7.2.6 서브스크라이버 노드 작성
7.2.7 ROS 노드 빌드
7.2.8 퍼블리셔 실행
7.2.9 서브스크라이버 실행
7.2.10 실행된 노드들의 통신 상태 확인
7.3 서비스 서버와 클라이언트 노드 작성 및 실행
7.3.1 빌드 설정 파일(CMakeLists.txt) 수정
7.3.2 서비스 파일 작성
7.3.3 서비스 서버 노드 작성
7.3.4 서비스 클라이언트 노드 작성
7.3.5 ROS 노드 빌드
7.3.6 서비스 서버 실행
7.3.7 서비스 클라이언트 실행
7.3.8 rosservice call 명령어 사용 방법
7.3.9 GUI 도구인 Service Caller 사용 방법
7.4 매개변수 사용법
7.4.1 매개변수를 활용한 노드 작성
7.4.2 매개변수 설정
7.4.3 매개변수 읽기
7.4.4 노드 빌드 및 실행
7.4.5 매개변수 목록 보기
7.4.6 매개변수 사용 예
7.5 roslaunch 사용법
7.5.1 roslaunch의 활용
7.5.2 launch 태그

Chapter08 로봇과 센서
8.1 로봇 패키지
8.1.1 로봇 패키지 설치 방법
8.2 센서 패키지
8.2.1 센서의 종류
8.2.2 ROS 센서 패키지
8.3 공개 패키지 사용법
8.3.1 패키지 검색
8.3.2 패키지 설치
8.3.3 패키지의 노드 실행

Chapter09 센서 정보 취득
9.1 USB 카메라
9.1.1 USB 카메라 관련 패키지
9.1.2 USB 카메라 테스트
9.1.3 이미지 정보 확인
9.1.4 원격으로 이미지 전송
9.1.5 카메라 캘리브레이션
9.2 레이저 레인지 파인더(LRF)
9.2.1 LRF 센서의 거리 측정 원리
9.2.2 LRF 연결 및 테스트
9.2.3 LRF 거리 정보 확인(RViz)
9.2.4 LRF 활용
9.3 Depth Camera
9.3.1 OpenNI
9.3.2 Point Cloud Data와 Point Cloud Library
9.3.3 Depth camera의 드라이버 설치 및 구동
9.3.4 Point Cloud 정보 확인
9.3.5 Depth camera 활용

Chapter10 모바일 로봇
10.1 ROS 지원 로봇
10.1.1 터틀봇(TurtleBot)
10.1.2 터틀봇2와 거북이(kobuki)
10.2 거북이 하드웨어
10.2.1 거북이 구성 및 제원
10.2.2 거북이 사용자 패널과 전원 옵션
10.2.3 거북이 도킹 스테이션
10.2.4 거북이 통신 포트
10.3 거북이 소프트웨어
10.3.1 SDK 기반
10.3.2 ROS 플랫폼 기반
10.3.3 OPROS 지원 소프트웨어
10.4 거북이 ROS 패키지
10.4.1 kobuki 메타 패키지
10.4.2 kobuki_desktop 메타 패키지
10.4.3 kobuki_soft 메타 패키지
10.5 거북이 개발 환경
10.5.1 로봇 초기 테스트
10.5.2 개발 환경
10.5.3 거북이 패키지 설치하기
10.6 거북이 원격 제어
10.7 거북이 토픽
10.7.1 서브스크라이브 토픽
10.7.2 서브스크라이브 토픽으로 로봇 제어
10.7.3 퍼블리시 토픽
10.7.4 퍼블리시 토픽으로 로봇 상태 파악
10.8 거북이 진단 도구, 계기판, 기능 테스트
10.8.1 진단 정보
10.8.2 계기판
10.8.3 기능 테스트(CUI 버전)
10.9 거북이 펌웨어 업그레이드
10.9.1 펌웨어 버전 확인
10.9.2 펌웨어 버전 업데이트
10.10 거북이 자동 도킹
10.10.1 거북이와 도킹 스테이션
10.10.2 도킹과 자동 충전
10.10.3 도킹 알고리즘
10.11 RViz를 이용한 거북이 시뮬레이션
10.11.1 시뮬레이션
10.11.2 가상 로봇 실행
10.11.3 가상 내비게이션
10.12 Gazebo를 거북이 시뮬레이션
10.12.1 Gazebo
10.12.2 Gazebo 설치
10.12.3 거북이 시뮬레이션

Chapter11 SLAM과 내비게이션
11.1 내비게이션과 구성 요소
11.1.1 모바일 로봇의 내비게이션
11.1.2 지도
11.1.3 로봇 위치 계측/추청 기능
11.1.4 벽, 물체 등 장애물 계측 기능
11.1.5 최적 경로 계산 및 주행 기능
11.2 SLAM 실습편
11.2.1 SLAM을 위한 로봇 하드웨어 제약사항
11.2.2 SLAM 계측 대상 환경
11.2.3 SLAM을 위한 ROS 패키지
11.2.4 SLAM 실행
11.2.5 미리 준비된 bag 파일을 이용한 SLAM
11.3 SLAM 응용편
11.3.1 지도
11.3.2 SLAM에 필요한 정보
11.3.3 kobuki_slam의 기능과 처리 과정
11.3.4 로봇 각 부분의 상대 위치 변환 정보(tf)
11.3.5 kobuki_tf 패키지 작성
11.3.6 kobuki_slam 패키지 작성
11.4 SLAM 이론편
11.4.1 SLAM
11.4.2 다양한 위치 추정(localization) 방법론
11.5 내비게이션 실습편
11.5.1 내비게이션을 위한 ROS 패키지
11.5.2 내비게이션 실행
11.6 내비게이션 응용편
11.6.1 내비게이션
11.6.2 내비게이션에 필요한 정보
11.6.3 kobuki_navigation의 각 노드 및 토픽 상태
11.6.4 kobuki_navigation 패키지 생성
11.6.5 kobuki_navigation 설정
11.6.6 kobuki_navigation 관련 세부 파라미터 설정
11.7 내비게이션 이론편
11.7.1 Costmap
11.7.2 AMCL
11.7.3 Dynamic Window Approach(DWA)

Chapter12 로봇 암
12.1 로봇 암
12.2 로봇 암의 구성 요소와 종류
12.3 로봇 암 제어
12.4 로봇 암 모델링
12.4.1 4관절 로봇 암
12.4.2 3관절 로봇 암 모델링
12.4.3 터틀봇 암 모델링
12.5 MoveIt을 이용한 로봇 암의 모션 플래닝
12.5.1 MoveIt의 구성 요소
12.5.2 MoveIt 설정
12.5.3 MoveIt을 이용한 역운동학 동작 테스트
12.5.4 실제 로봇 암에 적용하기
12.6 터틀봇과 터틀봇 암