机器人操作系统 ROS
1. 何谓 ROS
ROS 是一个机器人软件操作平台,前身由斯坦福大学 (Stanford Artificail Intelligence Laboratory 所研发。它提供一些标准操作系统服务,目前主要支持Ubuntu 操作系统。 ROS 可分为两层,低层是操作系统层,高层是实现不同功能的软件包。
2.ROS 的版本
ROS1.0版本叫做 Box Turtle,2010年 3月 2日发布; ROS 1.1-1.2 C Turtle, 2010年 8月 2日发布; ROS 1.3-1.4 Diamondback,2011年 3月 2日发布。
3.ROS 文件系统的概念和操作
(1ROS文件系统的概念
Packages: 它位于 ROS 软件的最底层,可以包含任意的东西 :
libraries,tools,executables,etc.
Manifest: 是 package 的描述。其最重要的角色是定义 packages 之间的依赖关系 (manifest.xml 。
Stacks: 它是 package 的集合,是一个更高层的 library 。
Stack Manifest: stack的描述(stack.xml 。
setup.sh 文件设置 ROS 工作区的环境变量。
source ~/setup.sh:将设置永久化。
此时键入 echo $ROS_PACKAGE_PATH 指令,会看到类似于
home/user/ros_workspace:/opt/ros/electric/stacks
的路径。
(2 ROS 文件系统的操作
a.rospack find [package name] 返回指定 package 的路径 (rospack 提供与 package 相关的信息。
b.rosstack find [stack name] 返回指定 stack 的路径;
c.roscd 更改文件夹;
d.rosls 允许根据名字而不是 package 路径直接列出 package 、 stack 等的内容。
e.TAB 键可以在前边有提示的情况下,代替后面的字符。
4. 在工作区中创建一个新的 package 的方法
$ cd ~/ros_workspace //挺像 dos 的
$ roscreate-pkg beginner_tutorials std_msgs rospy roscpp
5. 建立一个 ROS package
rosdep = ros+dep(endencies : a tool to install package dependencies
rosmake = ros+make : makes (compiles a ROS package
ROS (机器人操作系统, Robot Operating System , 是专为机器人软件开发所设计出来的一套电脑操作系统架构。它是一个开源的元级操作系统(后操作系统 ,提供类似于操作系统的服务,包括硬件抽象描述、底层驱动程序管理、共用功能的执行、程序间消息传递、程序发行包管理,它也提供一些工具和库用于获取、建立、编写和执行多机融合的程序。
ROS 的运行架构是一种使用 ROS 通信模块实现模块间 P2P 的松耦合的网络连接的处理架构, 它执行若干种类型的通讯,包括基于服务的同步 RPC (远程过程调用通讯、基于 Topic 的异步数据流通讯,还有参数服务器上的数据存储。
发展目标
ROS 的首要设计目标是在机器人研发领域提高代码复用率。 ROS 是一种分布式处理框架 (又名 Nodes 。这使可执行文件能被单独设计,并且在运行时松散耦合。这些过程可以封装到数据包(Packages 和堆栈(Stacks 中,以便于共享和分发。ROS 还支持代码库的联合系统。使得协作亦能被分发。这种从文件系统级别到社区一级的设计让独立地决定发展和实施工作成为可能。上述所有功能都能由 ROS 的基础工具实现。
为了实现“共享与协作”这一首要目标,人们制订了 ROS 架构中的其他支援性目标:
“轻便” :ROS 是设计得尽可能方便简易。您不必替换主框架与系统,因为 ROS 编写的代码可以用于其他机器人软件框架中。毫无疑问的, ROS 更易于集成与其他机器人软件框架。事实上 ROS 已完成与 OpenRAVE 、 Orocos 和 Player 的整合。
ROS-agnostic 库:【 agnostic :不可知论】建议的开发模型是使用 clear 的函数接口书写 ROS-agnostic 库。
语言独立性:ROS 框架很容易在任何编程语言中执行。我们已经能在 Python 和C++中顺利运行,同时添加有 Lisp 、 Octave 和 Java 语言库。
测试简单:ROS 有一个内建的单元 /组合集测试框架,称为“ rostest ” 。这使得集成调试和分解调试很容易。
扩展性:ROS 适合于大型实时系统与大型的系统开发项目。
ROS 的概念
ROS 有三个层次的概念 :分别为 Filesystem level , Computation graph level , 以及 Communication level 。以下内容具体的总结了这些层次及概念。除了这三个层次的概念, ROS 也定义了两种名称 -- Package资源名称和 Graph 资源名称。同样会在以下内容中提及。
ROS 的 Filesystem Level
文件系统层概念就是你在碟片里面遇到的资源,例如:
Packages :ROS 的基本组织,可以包含任意格式文件。一个 Package 可以包含ROS 执行时处理的文件(nodes ,一个 ROS 的依赖库,一个数据集合,配置文件或一些有用的文件在一起。
Manifests :Manifests (manifest.xml 提供关于 Package 元数据, 包括它的许可信息和 Package 之间依赖关系,以及语言特性信息像编译旗帜(编译优化参数。
Stacks: Stacks 是 Packages 的集合,它提供一个完整的功能,像“ navigation stack” Stack 与版本号关联,同时也是如何发行 ROS 软件方式的关键。
Manifest Stack Manifests: Stack manifests (stack.xml 提供关于 Stack 元数据, 包括它的许可信息和 Stack 之间依赖关系。
Message (msg types: 信息描述 , 位置在路
径:my_package/msg/MyMessageType.msg, 定义数据类型在 ROS 的 messages ROS
里面。
Service (srv types: 服务描述 , 位置在路径:my_package/srv/MyServiceType.srv, 定义这个请求和相应的数据结构在 ROS services 里面。
ROS 的 Computation Graph Level
Computation Graph Level (计算图就是用 ROS 的 P2P (peer-to-peer 网络传输协
议网络集中处理所有的数据。基本的 Computation Graph 的概念包括 Node , Master ,
Parameter Sever , messages, services, topics, 和 bags , 以上所有的这些都以不同的方
式给 Graph 传输数据。
Nodes: Nodes(节点是一系列运行中的程序。 ROS 被设计成在一定颗粒度下的模块化系统。一个机器人控制系统通常包含许多 Nodes 。比如一个 Node 控制激光雷达,一个 Node 控制车轮马达, 一个 Node 处理定位, 一个 Node 执行路径规划, 另外一个提供图形化界面等等。一个 ROS 节点是由 Libraries ROS client library写成的 , 例如 roscpp 和 rospy.
Master: ROS Master 提供了登记列表和对其他计算图的查找。没有 Master ,节
点将无法找到其他节点,交换消息或调用服务。
Server Parameter Server: 参数服务器使数据按照钥匙的方式存储。目前,参数服务器是主持的组成部分。
Messages:节点之间通过 messages 来传递消息。一个 message 是一个简单的数据结构,包含一些归类定义的区。支持标准的原始数据类型(整数、浮点数、布尔数,等和原始数组类型。 message 可以包含任意的嵌套结构和数组(很类似于 C 语言的结构 structs
Topics: Messages以一种发布 /订阅的方式传递。一个 node 可以在一个给定的topic 中发布消息。 Topic 是一个 name 被用于描述消息内容。一个 node 针对某个topic 关注与订阅特定类型的数据。可能同时有多个 node 发布或者订阅同一个topic 的消息;也可能有一个 topic 同时发布或订阅多个 topic 。总体上,发布者和订
阅者不了解彼此的存在。主要的概念在于将信息的发布者和需求者解耦、分离。逻辑上, topic 可以看作是一个严格规范化的消息 bus 。每个 bus 有一个名字,每个node 都可以连接到 bus 发送和接受符合标准类型的消息。
Services:发布 /订阅模型是很灵活的通讯模式, 但是多对多, 单向传输对于分布式系统中经常需要的“请求 /回应”式的交互来说并不合适。因此, “请求 /回应” 是通过 services 来实现的。这种通讯的定义是一种成对的消息:一个用于请求, 一个用于
回应。假设一个节点提供了一个服务提供下一个 name 和客户使用服务发送请求消息并等待答复。 ROS 的客户库通常以一种远程调用的方式提供这样的交互。
Bags: Bags 是一种格式,用于存储和播放 ROS 消息。对于储存数据来说 Bags 是一种很重要的机制。例如传感器数据很难收集但却是开发与测试中必须的。
在 ROS 的计算图中, ROS 的 Master 以一个 name service的方式工作。它给ROS 的节点存储了 topics 和 service 的注册信息。 Nodes 与 Master 通信从而报告它们的注册信息。当这些节点与 master 通信的时候,它们可以接收关于其他以注册节点的信息并且建立与其它以注册节点之间的联系。当这些注册信息改变时 Master 也会回馈这些节点,同时允许节点动态创建与新节点之间的连接。
节点之间的连接是直接的; Master 仅仅提供了查询信息,就像一个 DNS 服务
器。节点订阅一个 topic 将会要求建立一个与发布该 topics 的节点的连接,并且将会在同意连接协议的基础上建立该连接。 ROS 里面使用最广的连接协议是 TCPROS , 这个协议使用标准的 TCP/IP 接口。
这样的架构允许脱钩工作(decoupled operation ,通过这种方式大型或是更为复杂的系统
得以建立,其中 names 方式是一种行之有效的手段。 names 方式在 ROS 系统中扮演极为重要的角色:topics, services, and parameters 都有各自的 names 。每一个ROS 客户端库都支持重命名,这等同于,每一个编译成功的程序能够以另一种形似【名字】运行。
例如,为了控制一个北阳激光测距仪(Hokuyo laser range-finder ,我们可以启动这个 hokuyo_node 驱动,这个驱动可以给与激光仪进行对话并且在 " 扫描 "topic 下可
以发布 sensor_msgs/LaserScan 的信息。为了处理数据,我们也许会写一个使用
laser_filters的 node 来订阅 " 扫描 "topic 的信息。订阅之后,我们的过滤器将会自动开始接收激光仪的信息。注意两边是如何脱钩工作的。所有的 hokuyo_node的节点都会完成发布 " 扫描 " ,不需要知道是否有节点被订阅了。所有的过滤器都会完
成 " 扫描 " 的订阅, 不论知道还是不知道是否有节点在发布 " 扫描 " 。在不引发任何错误的情况下, 这两个 nodes 可以任何的顺序启动, 终止, 或者重启。
以后我们也许会给我们的机器人加入另外一个激光器, 这会导致我们重新设置我们的系统。我们所需要做的就是重新映射已经使用过的 names 。当我们开始我们的第一个 hokuyo_node时,我们可以说它用 base_scan代替了映射扫描,并且和我们的过滤器节点做相同的事。现在, 这些节点将会用 base_scan的 topic 来通信从而代替 , 并且将不再监听 " 扫描 "topic 的信息。然后我们就可以为我们的新激光测距仪启动另外一个 hokuyo_node。
机器人的“操作系统”： Microsoft Robotic Studio ――让你的机器人像个人电脑一样 众所周知，微软公司(Microsoft Corp.)的Windows系列操作系统已经在个人电脑领域占据了主导地位。无论您的机器是何种品牌、何种型号、何种配置，Windows操作系统都能够轻松应对并为您提供想要的服务。同时，友好的用户界面也赢得了广大用户的青睐，使Windows成为个人电脑领域最受欢迎的操作系统。如今，这一传统正在进入欣欣发展的机器人行业，而且不仅仅局限于家用机器人领域，在工业机器人领域也已经崭露头角。这就是微软机器人工作室推出的机器人操作系统――Microsoft Robotic Studio。 在目前机器人行业的生产和开发过程中，还没有统一的平台和标准，不同公司按照不同的标准和技术路线生产和开发机器人设备。对于机器人的初学者而言进入的门槛过高，每一个开发人员都要从底层硬件入手再到上层的控制软件，大量的人力物力消耗在了重复的设计中，为了改变这一局面，为机器人开发人员能减少一些麻烦的工作和创建不同类型硬件的标准，简化对机器人的编程，把更多的精力投入机器人智能领域的研究，20XX年6月微软公司推出了“Microsoft Robotic Studio”机器人开发软件，迈出了向机器人行业进军的第一步。 微软公司于20XX年5月19日在匹兹堡举办的 RoboBusiness Conference and Exposition(机器人商业大会暨展览会)上首次发布了其机器人技术编程平台的最新版本 Microsoft Robotics Developer Studio 20XX 的社区技术预览版 (CTP)。Microsoft Robotics Developer Studio 20XX 包含对齐运行时间性能、分布式计算功能以及工具的改进。这个被称为“Microsoft Robotics Studio”(微软机器人技术工作室)的新平台主要用于机器人技术的开发，适合学术、理论和商业研究等领域。 1 Microsoft Robotic Studio的特点 Microsoft Robotic Studio（MSRS）是一个用于机器人项目的软件开发包（SDK），它主要包括可视化编程语言，机器人服务和机器人仿真三个主要部分，运行时环境可以工作在目前的机器人技术中使用的各种8、16和32位处理器上。该软件重点是让用户编写简单的模块化命令程序，并如同服务那样动作。这种程序一般不在目标机器人的有限处理器和存储器上运行，而是通过机器人定义的许多通信协议中的一种与机器人进行交互。 基于MRS开发机器人控制软件是使用“服务”概念的程序，就是将机器人的每一个子功能和任务设计成一个个独立的“服务”，该服务可以通过PC与机器人实体有线或者无线的连结来得到机器人实体上传感器的数据，并进行处理，可以向机器人实体发送控制命令，控制机器人的运动。这样的控制软件结构对应了机器人控制中基于行为的控制方法，其中的“服务”就是“行为”的软件实现。在开发机器人软件时还可以使用Microsoft提供的可视化编程语言，
机器人操作调节说明 1．开启机器人电箱电源，待机器人启动完毕后将将选择开关扭至手动模式，机器人处于手动工作状态；2．程序说明： a．nWheelH1放下高度 b．nWheelH2抓取高度 c．nWheelD扫粉深度（高度） d．wobjCnv1固化线解码器（坐标） e．wobjCnv2喷粉线解码器（坐标） f．tool_Grip机器人坐标 g．phome机器人原点位置 h．pReady1机器人准备位置1 i．pcln1机器人清扫位置1 j．pReady2机器人准备位置2 k．Pick机器人抓取位置 l．pLeave机器人离开位置 m．Dplace机器人放下位置 n．rOpenGripper打开夹爪 o．rCloseGripper放开夹爪 3．机器人启动完毕，按一下左上角ABB，弹出选择目录，可进入不同控制目录； 4．选择程序调试，进入各单元程序，可手动调节及测试各单元程序及位置点； 进入程序调试后选择phome，运行程序为使机器人回原点，修改phome位置为改变原点位置； 选择TSingle为校正追踪固化线输送机及追踪喷粉线输送机，具体操作步骤为： 开启固化线输送机后单步运行程序 DeactUnit CNV1; DropWObj wobjCnv1; ActUnit CNV1; 跳步将PP移至WaitWObj wobjCnv1;时连续执行程序 待出现警报立即停止固化线输送机，停止运行程序可手动操纵机器人到固化线轮毂放下位置，修改相应位置； 再次运行一次该程序，正常后完成放下轮毂位置的设定； 关于追踪喷粉线输送机位置的步骤如上； 注意：同步感应开关位置不能变更！！！ 选择ClnWheel为校正清扫位置，设定好相应位置后，修改相应位置；
ABB机器人基本操作说明书一．认识机器人的示教器和电气柜基本按钮作用 图1——机器人示教器 图2——机器人电器柜 电气柜的总电源开关，图示状态为开启，逆时针转 就是关闭。每次断电长时间不是用的话建议关闭此 急停按钮当出现紧急状况时可按下此按钮机器人就会 立刻停止，当需要恢复按钮时只需顺时针转动即可。 上电按钮及上电指示灯，当将机器人切换到自动状态时，在示教器上点击确定后还需要按下这个按钮机器人才会进入自动运行状态 机器人运行状态切换旋钮，左边的为自动运行，中间的为手动限速运行，右侧为手动全速运行（此状态在不允许操作人员选用）。
图3——示教器上的使能按钮 这个示教器侧面的使能按钮是在手动示教时需要机器人动作时要一直按住的。它有三个档分别对应：不握住、适当力度握住、大力握住。其中只有在适当力度握住时才会起作用，此时电器柜上的上电指示灯会常亮，否则会是闪烁状态。 图4——示教器的正确握法
示教器界面上操作人员需要用到的几个按钮 图5——示教器按钮界面 右下角指示的含义 线性增量开 1-3轴增量开 4-6轴增量开 重定位增量开 增量开 增量关 图6 ——示教器右下角图示 紧急停止按钮，同图2 示教器旋钮 切换到线性或重定位状态（回原点必须用线性） 切换到单轴运动时在1-3轴和4-6轴间来回切换 增量开关按钮手动操作时一定要打开增量 手动运行程序时这些按钮分别为上一步、下一步、暂停、自动运行。
如何选择工具坐标工件坐标 1、打开手动操作界面如下 2、点击坐标系 3、选择要用的坐标点击确认
如何调整增量大小和手动状态下的机器人速度1、点击下图箭头标记处 2、点击箭头处设置增量大小
第1章人工智能概述课后题答案 1.1什么是智能?智能包含哪几种能力？ 解：智能主要是指人类的自然智能。一般认为，智能是是一种认识客观事物和运用知识解决问题的综合能力。 智能包含感知能力，记忆与思维能力，学习和自适应能力，行为能力 1.2人类有哪几种思维方式?各有什么特点？ 解：人类思维方式有形象思维、抽象思维和灵感思维 形象思维也称直感思维，是一种基于形象概念，根据感性形象认识材料，对客观对象进行处理的一种思维方式。 抽象思维也称逻辑思维，是一种基于抽象概念，根据逻辑规则对信息或知识进行处理的理性思维形式。 灵感思维也称顿悟思维，是一种显意识与潜意识相互作用的思维方式。 1.3什么是人工智能?它的研究目标是什么？ 解：从能力的角度讲，人工智能是指用人工的方法在机器（计算机）上实现智能；从学科的角度看，人工智能是一门研究如何构造智能机器或智能系统，使它能模拟、延伸和扩展人类智能的学科。 研究目标： 对智能行为有效解释的理论分析； 解释人类智能； 构造具有智能的人工产品； 1.4什么是图灵实验？图灵实验说明了什么？ 解：图灵实验可描述如下，该实验的参加者由一位测试主持人和两个被测试对象组成。其中，两个被测试对象中一个是人，另一个是机器。测试规则为：测试主持人和每个被测试对象分别位于彼此不能看见的房间中，相互之间只能通过计算机终端进行会话。测试开始后，由测试主持人向被测试对象提出各种具有智能性的问题，但不能询问测试者的物理特征。被测试对象在回答问题时,都应尽量使测试者相信自己是“人”，而另一位是”机器”。在这个前提下，要求测试主持人区分这两个被测试对象中哪个是人，哪个是机器。如果无论如何更换测试主持人和被测试对象的人，测试主持人总能分辨出人和机器的概率都小于50%，则认为该机器具有了智能。 1.5人工智能的发展经历了哪几个阶段？ 解：孕育期，形成期，知识应用期，从学派分立走向综合，智能科学技术学科的兴起
机器人操作系统R O S典 型功能实现方法详解 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】
机器人操作系统ROS: 典型功能实现方法详解 李宝全ROS体系 版本： Hydro 2013-09-04 Groovy 2012-12-31 Fuerte 2012-04-23 Electric Diamondback ROS是一种分布式的处理框架。 文件系统：在硬盘上查看的ROS源代码的组织形式 包 Package： 含有或 比如下文中的turtlebot_teleop，turtlebot_bringup。 堆：Stack 包的集合 含有 编译方法： catkin：Groovy及以后版本 rosbuild：用于Fuerte及以前版本 常用命令： rostopic list；列出系统中的所有Topic rosdep：安装依赖包，例如 rosdep install rosaria 安装时，需要先建一个工作空间，然后把gitgub网站上相应的包下载到src文件夹下，再执行该语句。具体见“ROSARIA配置与运行”一节。
环境变量设置：export 例如： export ROS_HOSTNAME=marvin export ROS_MASTER_URI= Bulks给的一些有用的命令 rosnode info /rosaria_teleop_key_1 rosrun rqt_robot_steering rqt_robot_steering rosrun rqt_gui rqt_gui rostopic help rosnode help rosnode info /RosAria rosnode info /rosaria_teleop_key_1 rosnode list echo $ROS_HOSTNAME ROS安装 安装教程： 安装keys 安装 使Debian包为最新：sudo apt-get update Full安装：sudo apt-get install ros-hydro-desktop-full 会出现一个界面，利用Tab选择Yes即可 成功则提示：ldconfig deferred processing now taking place 找到可以使用的包： apt-cache search ros-hydro 初始化rosdep sudo rosdep init rosdep update 环境设置 echo "source /opt/ros/hydro/" >> ~/.bashrc source ~/.bashrc 得到rosintall sudo apt-get install python-rosinstall TurtleBot 配置与运行 介绍TurtleBot的主页面（安装&运行）： TurtleBot包(Package)的安装过程 安装（/// ）：按照Debs Installation按照方法来安装： 1.首先安装：> sudo apt-get install ros-hydro-turtlebot ros-hydro-turtlebot-apps ros-hydro- turtlebot-viz ros-hydro-turtlebot-simulator ros-hydro-kobuki-ftdi 2.之后加入sourse的bash中：> . /opt/ros/hydro/. 说明： a)在终端中输入这一行后很快就结束. b)效果是在.bashrc（Home中的隐藏文件）的最后一行加入了"source /opt/ros/hydro/", c)效果等效于命令> echo "source /opt/ros/hydro/" >> ~/.bashrc. 这样的话就不用每次启 动都输入命令“source /opt/ros/hydro/”了. d)这个好像在安装ROS时已经执行过了，不需要再执行一次吧 3.之后加入kobuki的udev规则：> rosrun kobuki_ftdi create_udev_rules 安装完之后还需要加入网络时间控制（/// ）, 否则与kokuki无法通讯. 1.首先安装chrony：sudo apt-get install chrony 问题：我重装系统后再安装turtlebot后，连接不上kokuki，但能正常连接Kinect。在命令
这个教程将会带你走过在你的计算机上安装ROS和设置ROS环境变量。 1.安装ROS 请参考前面的教程。 注意：当你用像apt这样的软件包安装管理器安装ROS，那么这些软件包用户是没有权利的去编辑的，当创建一个ROS package和处理一个ROS package时，你应该始终选择一个你有权限工作的目录作为工作目录。 2.管理你的环境 在安装ROS的时候，你会看到提示区source（命令）几个setup.*sh文件，或者甚至添加“sourcing”到你的shell启动脚本中。这是必须的，因为ROS依赖在结合使用shell环境空间的概念上。这使得开发依赖不同版本的ROS或者不同系列的package更加容易。 如果你在寻找或者使用你的ROS package上有问题，请确定的你的ROS环境变量设置好了，检查是否有ROS_ROOT and ROS_PACKAGE_PATH这些环境变量。 export | grep ROS 如果没有你需要使用‘source’一些setup.*sh文件。 环境设置文件时为你产生的，但是可以来自不同的地方： 使用package 管理器安装的ROS package提供setup.*sh文件； rosbuild workspace使用像rosws这样的工具提供setup.*sh文件； setup.*sh文件在编译和安装catkin package时作为副产品创建。 注意：rosbuild和catkin是两种组织和编译ROS代码的方式，前者简单易用，后者更加复杂但是提供更多灵活性尤其是对那些需要去集成外部代码或者想发布自己软件的人。 如果你在ubuntu上使用apt工具安装ROS，那么你会在'/opt/ros/
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S4C IRB 基本操作 培训教材 目录 1、培训教材介绍 2、机器人系统安全及环境保护 3、机器人综述 4、机器人启动 5、用窗口进行工作 6、手动操作机器人 7、机器人自动生产 8、编程与测试 9、输入与输出 10、系统备份与冷启动 11、机器人保养检查表 附录1、机器人安全控制链 附录2、定义工具中心点
附录3、文件管理 1、培训教材介绍 本教材解释ABB机器人的基本操作、运行。 你为了理解其内容不需要任何先前的机器人经验。 本教材被分为十一章，各章分别描述一个特别的工作任务和实现的方法。各章互相间有一定联系。因此应该按他们在书中的顺序阅读。 借助此教材学习操作操作机器人是我们的目的，但是仅仅阅读此教材也应该能帮助你理解机器人的基本的操作。 此教材依照标准的安装而写，具体根据系统的配置会有差异。 机器人的控制柜有两种型号。一种小，一种大。本教材选用小型号的控制柜表示。大的控制柜的柜橱有和大的一个同样的操作面板，但是位于另一个位置。 请注意这教材仅仅描述实现通常的工作作业的某一种方法，如果你是经验丰富的用户，可以有其他的方法。 其他的方法和更详细的信息看下列手册。 《使用指南》提供全部自动操纵功能的描述并详细描述程序设计语言。此手册是操作员和程序编制员的参照手册。 《产品手册》提供安装、机器人故障定位等方面的信息。 如果你仅希望能运行程序，手动操作机器人、由软盘调入程序等，不必要读8-11章。
2、机器人系统安全及环境保护 机器人系统复杂而且危险性大，在训练期间里，或者任何别的操作过程都必须注意安全。无论任何时间进入机器人周围的保护的空间都可能导致严重的伤害。只有经过培训认证的人员才可以进入该区域。请严格注意。 以下的安全守则必须遵守。 万一发生火灾，请使用二氧化碳灭火器。 急停开关（E-Stop）不允许被短接。 机器人处于自动模式时，不允许进入其运动所及的区域。 在任何情况下，不要使用原始盘，用复制盘。 搬运时，机器停止，机器人不应置物，应空机。 意外或不正常情况下，均可使用E-Stop键，停止运行。在编程，测试及维修时必须注意既使在低速时，机器人仍然是非常有力的，其动量很大,必须将机器人置于手动模式。 气路系统中的压力可达0.6MP，任何相关检修都要断开气源。 在不用移动机器人及运行程序时，须及时释放使能器(Enable Device)。 调试人员进入机器人工作区时，须随身携带示教器，以防他人无意误操作。 在得到停电通知时，要预先关断机器人的主电源及气源。 突然停电后，要赶在来电之前预先关闭机器人的主电源开关，并及时取下夹具上的工件。
机器人操作系统 ROS 1. 何谓 ROS ROS 是一个机器人软件操作平台,前身由斯坦福大学 (Stanford Artificail Intelligence Laboratory 所研发。它提供一些标准操作系统服务,目前主要支持Ubuntu 操作系统。 ROS 可分为两层,低层是操作系统层,高层是实现不同功能的软件包。 2.ROS 的版本 ROS1.0版本叫做 Box Turtle,2010年 3月 2日发布; ROS 1.1-1.2 C Turtle, 2010年 8月 2日发布; ROS 1.3-1.4 Diamondback,2011年 3月 2日发布。 3.ROS 文件系统的概念和操作 (1ROS文件系统的概念 Packages: 它位于 ROS 软件的最底层,可以包含任意的东西 : libraries,tools,executables,etc. Manifest: 是 package 的描述。其最重要的角色是定义 packages 之间的依赖关系 (manifest.xml 。 Stacks: 它是 package 的集合,是一个更高层的 library 。 Stack Manifest: stack的描述(stack.xml 。 setup.sh 文件设置 ROS 工作区的环境变量。 source ~/setup.sh:将设置永久化。 此时键入 echo $ROS_PACKAGE_PATH 指令,会看到类似于 home/user/ros_workspace:/opt/ros/electric/stacks
的路径。 (2 ROS 文件系统的操作 a.rospack find [package name] 返回指定 package 的路径 (rospack 提供与 package 相关的信息。 b.rosstack find [stack name] 返回指定 stack 的路径; c.roscd 更改文件夹; d.rosls 允许根据名字而不是 package 路径直接列出 package 、 stack 等的内容。 e.TAB 键可以在前边有提示的情况下,代替后面的字符。 4. 在工作区中创建一个新的 package 的方法 $ cd ~/ros_workspace //挺像 dos 的 $ roscreate-pkg beginner_tutorials std_msgs rospy roscpp 5. 建立一个 ROS package rosdep = ros+dep(endencies : a tool to install package dependencies rosmake = ros+make : makes (compiles a ROS package ROS (机器人操作系统, Robot Operating System , 是专为机器人软件开发所设计出来的一套电脑操作系统架构。它是一个开源的元级操作系统(后操作系统 ,提供类似于操作系统的服务,包括硬件抽象描述、底层驱动程序管理、共用功能的执行、程序间消息传递、程序发行包管理,它也提供一些工具和库用于获取、建立、编写和执行多机融合的程序。
第一章绪论 1 什么是人工智能？试从学科和能力两方面加以说明。 答：人工智能（学科）：人工智能（学科）是计算机科学中涉及研究、设计和应用智能机器的一个分支。其近期的主要目标在于研究用机器来模仿和执行人脑的某些智力功能，并开发相关理论和技术。 人工智能（能力）：人工智能（能力）是智能机器所执行的通常与人类智能有关的智能行为，如判断、推理、证明、识别、感知、理解、通信、设计、思考、规划、学习和问题求解等思维活动。 2 为什么能够用机器（计算机）模仿人的智能？ 答：物理符号系统假设：任何一个系统，如果它能够表现出智能，那么它就必定能够执行上述 6 种功能。反之，任何系统如果具有这６种功能，那么它就能够表现出智能；这种智能指的是人类所具有的那种智能。 推论：既然人是一个物理符号系统，计算机也是一个物理符号系统，那么就能够用计算 机来模拟人的活动。 因此，计算机可以模拟人类的智能活动过程。 ３．现在人工智能有哪些学派？它们的认知观是什么？ 答：符号主义，又称为逻辑主义、心理学派或计算机学派。认为人工智能源于数理逻辑。连接主义，又称为仿生学派或生理学派。认为人工智能源于仿生学，特别是人脑模型的研究。
行为主义，又称为进化主义或控制论学派。认为人工智能源于控制论。 ４．你认为应从哪些层次对认知行为进行研究？ 答：应从下面４个层次对谁知行为进行研究： （１）认知生理学：研究认知行为的生理过程，主要研究人的神经系统（神经元、中枢神经系统和大脑）的活动。 （２）认知心理学：研究认知行为的心理活动，主要研究人的思维策略。 （３）认知信息学：研究人的认知行为在人体内的初级信息处理，主要研究人的认知行为如何通过初级信息自然处理，由生理活动变为心理活动及其逆过程 （４）认知工程学：研究认知行为的信息加工处理，主要研究如何通过以计算机为中心的人工信息处理系统，对人的各种认知行为（如知觉、思维、记忆、语言、学习、理解、推理、识别等）进行信息处理。 ５．人工智能的主要研究和应用领域是什么？ 答：问题求解，逻辑推理与定理证明，自然语言理解，自动程序设计，专家系统，机器学习，神经网络，机器人学，模式识别，机器视觉，智能控制，智能检索，智能调度与指挥，分布式人工智能与 Agent，计算智能与进化计算，数据挖掘与知识发现，人工生命。 6、人工智能的发展对人类有哪些方面的影响？试结合自己了解的情况何理解，从经济、社会何文化等方面加以说明？
roswtf的基本介绍 1.1检查你的安装 roswtf会尝试发现你的系统问题： $ roscd $ roswtf 你应该看到： Stack: ros ========================================================= ======================= Static checks summary: No errors or warnings ========================================================= ======================= Cannot communicate with master, ignoring graph checks 如果你你的安装正确英爱看到和上面类似的输出。这些输出告诉你："Stack: ros"：你的当前目录是什么决定着roswtf会做什么。这是告诉我们roswtf 从ros stack启动。 "Static checks summary"：这是所有文件系统问题的报告。它告诉我们这里没有错误。 "Cannot communicate with master, ignoring graph checks"：roscore内核没有运行，所以roswtf不做任何在线检查。 1.2尝试在线运行 这里我们先运行roscore，激活Master： 再运行相同的序列： $ roscd $ roswtf 你应该看到： Stack: ros ========================================================= ======================= Static checks summary:
一．示教操作盘面板介绍 示教操作盘是主管应用工具软件与用户之间的接口的操作装置。示教操作盘经由电缆与控制装置内部的主CPU印刷电路板和机器人控制印刷电路板连接。 示教操作盘在进行如下操作时使用。 ●机器人的JOG进给
●程序创建 ●程序的测试执行 ●操作执行 ●状态确认 示教操作盘由如下构件构成。 ●横向40字符、纵向16行的液晶画面显示屏 ●61个键控开关 ●示教操作盘有效开关 ●Deadman开关 ●急停按钮 1.示教操作盘有效开关 在盘左上角，如右图所示： 其将示教操作盘置于有效状态。示教操作盘处在无效状态下，不能进行JOG进给、程序创建和测试执行等操作。 2.Deadman开关 在盘背面，如右图所示两黄色键： 示教操作盘处在有效状态下松开此开关时，机器人 将进入急停状态。
3.急停按钮 在盘右上角，如右图所示红色键： 不管示教操作盘有效开关的状态如何，都会使 执行中的程序停止，机器人伺服电源被切断，使 得机器人进入急停状态。 示教操作盘的键控开关，由如下开关构成。 ●与菜单相关的键控开关 ●与JOG相关的键控开关 ●与执行相关的键控开关 ●与编辑相关的键控开关 1.与菜单相关的键控开关： 1.）、、、、 功能( F )键，用来选择液晶画面最下行的功能键菜单。2．） 翻页键将功能键菜单切换到下一页。
3.）、 MENU（画面选择）键，按下，显示出画面菜单。 FCTN（辅助）键用来显示辅助菜单。 4.）、、、、、、、、SELECT（一览）键用来显示程序一览画面。 EDIT（编辑）键用来显示程序编辑画面。 DATA（数据）键用来显示寄存器等数据画面。 OTF键用来显示焊接微调整画面。 STATUS（状态显示）键用来显示状态画面。 I/O（输入/输出）键用来显示I/O画面。 POSN（位置显示）键用来显示当前位置画面。 DISP单独按下的情况下，移动操作对象画面。在与SHIFT键同时按下的情况下，分割画面（1个画面、2个画面、3个画面、状态/1个 画面）。 DIAG/HELP单独按下的情况下，移动到提示画面。在与SHIFT键同时按下的情况下， 移动到报警画面。 2.与JOG相关的键控开关 1.） SHIFT键与其他按键同时按下时，可以进行JOG进给、位置数据的示教、程序的启动等特定功能。左右的SHIFT键功能相同。
这篇教程将涉及怎样创建和编译msg和srv文件，以及怎样使用命令行工具rosmsg,rossrv 和roscp. 1.1介绍msg和srv msg:msg文件是描叙ROS message字段的简单文本文件．它们用来为messsage产生不同程序语言的源代码． Srv:一个srv文件描叙了一种服务．它由两部分组成：一个请求和一个响应．msg文件储存在一个package的msg目录，而srv文件储存在srv目录． msg只是每行有字段类型和字段名字的简单文本文件．可以使用的字段类型有： int8, int16, int32, int64 (plus uint*) float32, float64 string time, duration other msg files variable-length array[] and fixed-length array[C] ROS中有一种特殊的类型：Header,header包含一个时间戳和一个ROS中运用很普遍的坐标系信息。在一个msg文件中你会经常看到有Header header: 这是一个使用一个Header，一个原始字符和两个其它msgs的msg的例子， Header header string child_frame_id geometry_msgs/PoseWithCovariance pose geometry_msgs/TwistWithCovariance twist srv文件类似于msg文件，不同之处是它有两个部分：一个请求和一个应答。这两个部分由'—'线分隔．下面是一个例子： int64 A int64 B --- int64 Sum 上面的例子中，A和B是请求，而Sun是响应．
重装机器人操作系统的步骤（注意U盘不能超过2GB） 1 重装系统 ①备份原机器人系统的文件 一般使用U盘进行备份。 ②将文件夹7da707里面的文件copy到U盘的根目录下，同时在原机器人系统文件 中找到orderfil.dat文件，将该文件copy到U盘的根目录下。如果原U盘中已经有 orderfil.dat文件，则该文件将被覆盖。 ③将U盘插在控制柜上的USB接口。（注意：该U盘的大小不能超过2GB） ④重新启动机器人系统，同时一直按着F1 和F5，将出现以下界面： 选择8：”all software installation(USB)”。将进入系统安装过程。 ⑤大约20～30分钟后，安装过程介绍。 2 修改参数 系统安装完成后，将自动进入Control Start的启动模式下，需要在该模式下修改2个参数。 ①焊接生产厂家：第二项由Japan该为USA，焊接速度和送丝速度将自动的由 cm/min修改为IPM ②显示MASTER/CAL：从Menu->Variable->$Master_ENB，将该数值由3修改为1 修改完毕后，按FCTN，选择Cycle power进入正常的工作模式，修改如下2个参数 ③Menu->system->config->hand broken: 由enable修改为disable
④ Menu->system->config->Enable U1 signal->Group: 由”true”修改为”false” ⑤Menu->setup->ref position->No. 1->J1-J6, 将这6个值由”0”修改为”5” ⑥Menu->system->MCR->$SPC_RESET：该值本来显示为false，将其修改为”true”，马 上该值将变成”false” 3 Master/Cal 重装系统后，原来的系统零点已经丢失，需要重新制作Master。建议在重装系统前，将机器人调至零位。下面将讲述Master/Cal的过程 ①在Joint坐标系下调节机器人的位置，使机器人的各轴直接的小三角对齐 ② Menu->system->Master/cal, 将出现如下界面： 选择2：zero position master. 则将出现如下界面： 表示Master已经成功 ③将光标移动至”6”: Calibrate，如果Calibarate没有出现，则Menu->System->Variable->$Master_ENB, 将该值由”0”修改至”1”。 ④选择Calibrate, 则出现如下界面：
S4C IRB 基本操作培训教材
目录 1、培训教材介绍 2、机器人系统安全及环境保护 3、机器人综述 4、机器人启动 5、用窗口进行工作 6、手动操作机器人 7、机器人自动生产 8、编程与测试 9、输入与输出 10、系统备份与冷启动 11、机器人保养检查表 附录1、机器人安全控制链 附录2、定义工具中心点 附录3、文件管理
1、培训教材介绍 本教材解释ABB机器人的基本操作、运行。 你为了理解其内容不需要任何先前的机器人经验。 本教材被分为十一章，各章分别描述一个特别的工作任务和实现的方法。各章互相间有一定联系。因此应该按他们在书中的顺序阅读。 借助此教材学习操作操作机器人是我们的目的，但是仅仅阅读此教材也应该能帮助你理解机器人的基本的操作。 此教材依照标准的安装而写，具体根据系统的配置会有差异。 机器人的控制柜有两种型号。一种小，一种大。本教材选用小型号的控制柜表示。大的控制柜的柜橱有和大的一个同样的操作面板，但是位于另一个位置。 请注意这教材仅仅描述实现通常的工作作业的某一种方法，如果你是经验丰富的用户，可以有其他的方法。 其他的方法和更详细的信息看下列手册。 《使用指南》提供全部自动操纵功能的描述并详细描述程序设计语言。此手册是操作员和程序编制员的参照手册。 《产品手册》提供安装、机器人故障定位等方面的信息。 如果你仅希望能运行程序，手动操作机器人、由软盘调入程序等，不必要读8-11章。
2、机器人系统安全及环境保护 机器人系统复杂而且危险性大，在训练期间里，或者任何别的操作过程都必须注意安全。无论任何时间进入机器人周围的保护的空间都可能导致严重的伤害。只有经过培训认证的人员才可以进入该区域。请严格注意。 以下的安全守则必须遵守。 ?万一发生火灾，请使用二氧化碳灭火器。 ?急停开关（E-Stop）不允许被短接。 ?机器人处于自动模式时，不允许进入其运动所及的区域。 ?在任何情况下，不要使用原始盘，用复制盘。 ?搬运时，机器停止，机器人不应置物，应空机。 ?意外或不正常情况下，均可使用E-Stop键，停止运行。在编程，测试及维修时必须注意既使在低速时，机器人仍然是非常有力的，其动量很大,必须将机器人置于手动模式。 ?气路系统中的压力可达，任何相关检修都要断开气源。 ?在不用移动机器人及运行程序时，须及时释放使能器(Enable Device)。?调试人员进入机器人工作区时，须随身携带示教器，以防他人无意误操作。 ?在得到停电通知时，要预先关断机器人的主电源及气源。 ?突然停电后，要赶在来电之前预先关闭机器人的主电源开关，并及时取下夹具上的工件。 ?维修人员必须保管好机器人钥匙，严禁非授权人员在手动模式下进入机器人软件系统，随意翻阅或修改程序及参数。 安全事项在《用户指南》安全一章中有详细说明。 如何处理现场作业产生的废弃物 现场服务产生的危险固体废弃物有：废工业电池、废电路板、废润滑油和废油脂、粘油回丝或抹布、废油桶。 普通固体废弃物有：损坏零件和包装材料。 ?现场服务产生的损坏零件由我公司现场服务人员或客户修复后再使用； 废包装材料，我方现场服务人员建议客户交回收公司回收再利用。
1.理解ROS Topic 这个教程介绍ROS topic和rostopic和rqt_plot命令行工具． 1.1建立 1.1.1roscore 先在一个新的终端中运行roscore； $ roscore 注意：只能运行一个roscore. 1.1.2tuetlesim 在新的终端中运行turtlesim; $ rosrun turtlesim turtlesim_node 1.1.3turtle 键盘遥控 我们需要用一些东西去控制turtle，在新的终端运行： $ rosrun turtlesim turtle_teleop_key [ INFO] 1254264546.878445000: Started node [/teleop_turtle], pid [5528], bound on [aqy], xmlrpc port [43918], tcpros port [55936], logging to [~/ros/ros/log/teleop_turtle_5528.log], using [real] time Reading from keyboard --------------------------- Use arrow keys to move the turtle. 现在你可以用键盘上的方向键控制小乌龟了（保持键盘输入窗口在焦点）．再看看窗口后面发生了什么．
1.2ROS Topic turtlesim_node和turtle_teleop_key node之间用topic交流通信．turtle_teleop_key 在这个topic上发布按键敲击，而turtlesim订阅同样的topic接受按键敲击．让我们用rqt_graph显示现在正在运行的topic和nodes. 如果你是用electric或更早的版本，建议用rxygrah替代。 1.2.1用rqt_grah rqt_grah创建了一个动态的图形显示系统上正在进行什么，rqt_grah是qpt package的一部分．运行： $ sudo apt-get install ros-
第五章机器学习 7-1 什么是学习和机器学习?为什么要研究机器学习? 按照人工智能大师西蒙的观点，学习就是系统在不断重复的工作中对本身能力的增强或者改进，使得系统在下一次执行同样任务或类似任务时，会比现在做得更好或效率更高。 机器学习是研究如何使用机器来模拟人类学习活动的一门学科，是机器学习是一门研究机器获取新知识和新技能，并识别现有知识的学问。这里所说的“机器”，指的就是计算机。 现有的计算机系统和人工智能系统没有什么学习能力，至多也只有非常有限的学习能力，因而不能满足科技和生产提出的新要求。 7-2 试述机器学习系统的基本结构，并说明各部分的作用。 环境向系统的学习部分提供某些信息，学习部分利用这些信息修改知识库，以增进系统执行部分完成任务的效能，执行部分根据知识库完成任务，同时把获得的信息反馈给学习部分。 影响学习系统设计的最重要的因素是环境向系统提供的信息。更具体地说是信息的质量。 7-3 试解释机械学习的模式。机械学习有哪些重要问题需要加以研究? 机械学习是最简单的机器学习方法。机械学习就是记忆，即把新的知识存储起来，供需要时检索调用，而不需要计算和推理。是最基本的学习过程。任何学习系统都必须记住它们获取的知识。在机械学习系统中，知识的获取是以较为稳定和直接的方式进行的，不需要系统进行过多的加工。 要研究的问题： (1) 存储组织信息 只有当检索一个项目的时间比重新计算一个项目的时间短时，机械学习才有意义，检索的越
快，其意义也就越大。因此，采用适当的存储方式，使检索速度尽可能地快，是机械学习中的重要问题。 (2) 环境的稳定性与存储信息的适用性问题 机械学习基础的一个重要假定是在某一时刻存储的信息必须适用于后来的情况 (3) 存储与计算之间的权衡 如果检索一个数据比重新计算一个数据所花的时间还要多，那么机械学习就失去了意义。 7-4 试说明归纳学习的模式和学习方法。 归纳是一种从个别到一般，从部分到整体的推理行为。 归纳学习的一般模式为： 给定：观察陈述(事实)F，假定的初始归纳断言(可能为空)，及背景知识 求：归纳断言(假设)H，能重言蕴涵或弱蕴涵观察陈述，并满足背景知识。 学习方法 (1) 示例学习 它属于有师学习，是通过从环境中取得若干与某概念有关的例子，经归纳得出一般性概念的一种学习方法。示例学习就是要从这些特殊知识中归纳出适用于更大范围的一般性知识，它将覆盖所有的正例并排除所有反例。 (2) 观察发现学习 它属于无师学习，其目标是确定一个定律或理论的一般性描述，刻画观察集，指定某类对象的性质。它分为观察学习与机器发现两种，前者用于对事例进行聚类，形成概念描述，后者用于发现规律，产生定律或规则。 7-5 什么是类比学习？其推理和学习过程为何？ 类比是一种很有用和很有效的推理方法，它能清晰，简洁地描述对象间的相似性，是人类认识世界的一种重要方法。 类比推理的目的是从源域S中，选出与目标域T最近似的问题及其求解方法，解决当前问题，或者建立起目标域中已有命题间的联系，形成新知识。 类比学习就是通过类比，即通过对相似事物加以比较所进行的一种学习。 类比推理过程如下： (1) 回忆与联想