基本的机器人知识和ROS介绍
目标 ? 了解当代机器人的基本原则和实践ROS系统 ? 编程机器人需要理解和实践相关原则（不仅仅是黑客代码） ? 合作实验室环境的原则和实践
为什么择机器人？ ? 为了省钱 ? 去赚钱 ? 为了省时间 ? 省力 ? 做的是困难、肮脏、危险或无聊 ? 提高生活质量
娱乐、清洁、教育、安全、家庭应用 建设医疗/外科、农业 焊接、零件、绘画、材料处理 无人驾驶车辆、侦察、外骨骼
公众对机器人的恐惧 不要害怕机器人——不要把他当人看待！请记住，缝纫机(sewing machine)汽车是机器人、电动汽车和留声机(phonograph),所有的电话都是机器人。 每个人都在发展，以减轻负担，完成一些繁重的任务，然后做得更好。 每个人都做一项特定的工作，仅此而已。为什么我们现在享受的时候担心机器人，他们服务了几个世纪？
机器人是什么？ 我不能定义机器人，但当我看到一个时，我知道一个。 约瑟夫·恩格尔伯格，1925-2015(第一个工业机器人的开发者是1950 美国)
机器人是什么？ 机器人是一种具有一定自主性的可编程驱动机构，在其环境中移动并执行预期任务。
传感器 => “感知”Sensor ? 效应器 => '动作’Senso ? 控制机制 => “大脑”, 智力, 认识, 负责行为(如互动)Control mechanism ? 能源/电源， 电, 气体（气动, 液体(液压)Energy/power source
身体 ?机械对称(类似机器)、动物形态(类动物、仿生、仿生)、拟人(类人) ?材料：硬，软 ?一个/多个(群集) ?造型：车身布局，自由度
自由度（DoF）?等于独立 定义配置参数 ?三维空间中的刚体对象有六个自由度，三个定位，三个定位 ?操作器需要至少六个关节，以任何方向定位终端效应器 ?例如，冗余(即超过需要的自由度)促进优化… –能量最小化 –避障 ?人的手臂有七种自由(肩膀)=3，肘=1，腕=3） ?机器人蛇会有很多自由
–相机，麦克风，力/压力 –红外、超声波、激光雷达(光探测与测距) –罗盘，陀螺仪，GPS等。 –低水平(如光、色、声、温、接近、接触、纹理、气味、倾斜、位置、加速、 电压、电流等) –高级(如对象、人物、场景等) –抽象(如意图、意义、情感状态等) ?外部感知和内部本体感知 (如方向、效应器关节角度、功率水平等) (例如，使用光流和。 对象识别采用假设和测试)
–车轮、履带、支腿、机翼等。 –夹具、刀具、钻头等。 –灯、扬声器、激光器等。 ?产生运动、光线、声音等。 –移动 –操作(如夹持、焊接、喷涂、推动等) –信令(简单低电平vs.协调高电平) –电机、伺服装置等。 –气动或液压缸等。 –形状记忆合金等。
–与环境互动 –与其他代理商互动 –与自己互动 ?机器人可能会感知自己 行动 –优势… ?它可以确定它是否在做它想做的事情 应该做的(例如使用它的视觉系统) 检查对象是否成功拾取。 –缺点… ?干扰（例如，来自电机的噪音掩盖了所有其他 声音）
控制 ?机器人的大脑 ?其情报来源 ?对其行为负责 ?关注… –推理 –规划 –学习 –感知 –正在进行 ?方法不断变化的人工智能（AI）的范例
为什么操作系统存在？ 操作系统提供标准化接口，方便软件与硬件无关。 用户、应用程序、操作系统、硬件
机器人操作系统的诞生(ROS) ROS: “the Linux of Robotics”
什么是ROS？ ? 开源伪操作系统(标准操作系统) ? 机器人(模拟和可视化工具)用于编程的设计/开发工具 ? 分布式架构——不仅仅是通信流程以及机器（例如 PC 到机器人） ? 数据处理和分析 ? 独立于语言 – C 、Python（& Java、lisp、 MATLAB等…） ? 以可重用性为目的实施标准工具和接口的不同问题 ? 非操作系统、编程语言或IDE。
关键 ROS 功能: 提供发布-订阅消息 分布式计算系统支持基础设施设计的快速易施工。
分布式计算系统用于配置、启动、自省、调试、可视化、记录、测试和停止。
实现了有用的机器人功能，专注于操作、流动性和感知。
“……根据 ABI研究，大约 55%世界上的机器人将包括到 2024 年 ROS 包
处理分布式通信连接(线程间/计算机)。注册并搜索ROS 资源。
执行计算过程。例如，避障节点：适配电机速度与激光位移数据成比例
命名节点交换总线新闻。异步。发布/订阅模型。例如，订阅 /laser 并发布主题 /velocity 主题。