Nauka robotyki z językiem Python - Lentin Joseph

Spis treści

O autorze (11)

O recenzentach (13)

Przedmowa (15)

Rozdział 1. Wprowadzenie do robotyki (19)

• Czym jest robot? (20)
• Historia terminu "robot" (20)
• Współczesna definicja robota (22)
• Skąd pochodzą roboty? (25)
• Co można znaleźć w robocie? (28)
• Ciało fizyczne (29)
• Sensory (29)
• Efektory (29)
• Kontrolery (30)
• Jak budujemy robota? (31)
• Sterowanie reaktywne (31)
• Sterowanie hierarchiczne (deliberatywne) (31)
• Sterowanie hybrydowe (32)
• Podsumowanie (33)

Rozdział 2. Projekt mechaniki robota usługowego (35)

• Wymagania dla robota usługowego (36)
• Mechanizm napędowy robota (36)
• Wybór silników i kół (36)
• Podsumowanie projektu (38)
• Projekt podwozia robota (38)
• Instalacja oprogramowania LibreCAD, Blender i MeshLab (40)
• Instalacja programu LibreCAD (40)
• Instalacja programu Blender (40)
• Instalacja programu MeshLab (41)
• Tworzenie rysunku CAD 2D robota z wykorzystaniem programu LibreCAD (41)
• Projekt płyty bazowej (43)
• Projekt biegunów płyty bazowej (44)
• Projekt kół, silnika i uchwytów silnika (45)
• Projekt kół kastora (47)
• Projekt płyty środkowej (47)
• Projekt płyty górnej (48)
• Praca z modelem 3D robota z wykorzystaniem programu Blender (48)
• Wykorzystanie skryptów Pythona w programie Blender (49)
• Wprowadzenie do API Pythona programu Blender (50)
• Skrypt modelu robota w Pythonie (51)
• Pytania (56)
• Podsumowanie (56)

Rozdział 3. Symulacja robota z wykorzystaniem systemów ROS i Gazebo (59)

• Symulacja robota (59)
• Modelowanie matematyczne robota (62)
• Wprowadzenie do ROS i Gazebo (69)
• Instalacja systemu ROS Indigo w systemie Ubuntu 14.04.2 (72)
• Symulacja robotów ChefBot i TurtleBot w środowisku hotelu (96)
• Pytania (100)

Podsumowanie (101)

Rozdział 4. Projektowanie sprzętu robota ChefBot (103)

• Specyfikacje sprzętu robota ChefBot (104)
• Schemat blokowy robota (104)
• Silnik i enkoder (104)
• Sterownik silnika (106)
• Płyta wbudowanego kontrolera (109)
• Sensory ultradźwiękowe (110)
• Inercyjna jednostka pomiarowa (112)
• Kinect (113)
• Centralna jednostka obliczeniowa (114)
• Głośniki i mikrofon (115)
• Zasilacz (akumulator) (115)
• Opis działania sprzętu robota ChefBot (115)
• Pytania (118)
• Podsumowanie (118)

Rozdział 5. Aktuatory i enkodery kół (119)

• Podłączenie motoreduktora DC z kontrolerem Tiva C LaunchPad (120)
• Robot kołowy z napędem różnicowym (122)
• Instalacja IDE Energia (123)
• Kod interfejsu (126)
• Podłączenie enkodera kwadraturowego do kontrolera Tiva C LaunchPad (130)
• Przetwarzanie danych enkodera (131)
• Kod interfejsu z enkoderem kwadraturowym (134)
• Praca z aktuatorami Dynamixel (137)
• Pytania (140)
• Podsumowanie (141)

Rozdział 6. Wykorzystanie sensorów (143)

• Ultradźwiękowe sensory odległości (143)
• Podłączenie modułu HC-SR04 z kontrolerem Tiva C LaunchPad (144)
• Sensory odległości na podczerwień (149)
• Inercyjne jednostki pomiarowe (IMU) (152)
• Nawigacja inercyjna (152)
• Połączenie sensora MPU 6050 z kontrolerem Tiva C LaunchPad (154)
• Kod interfejsu w środowisku Energia (156)
• Kod interfejsu sensora MPU 6050 z kontrolerem Launchpad z wykorzystaniem DMP w środowisku Energia (159)
• Pytania (164)

Rozdział 7. Programowanie sensorów wizji z wykorzystaniem języka Python i systemu ROS (165)

• Lista sensorów wizji dla robota i bibliotek przetwarzania obrazu (166)
• Wprowadzenie do OpenCV, OpenNI oraz PCL (169)
• Czym jest OpenCV? (170)
• Co to jest OpenNI? (174)
• Co to jest PCL? (175)
• Programowanie sensora Kinect za pomocą języka Python z wykorzystaniem ROS, OpenCV i OpenNI (176)
• Jak uruchomić sterownik OpenNI? (176)
• Interfejs ROS do biblioteki OpenCV (177)
• Przetwarzanie chmur punktów z wykorzystaniem sensora Kinect, systemu ROS oraz bibliotek OpenNI i PCL (182)
• Otwieranie urządzenia i generowanie chmury punktów (182)
• Konwersja chmury punktów na dane skanu laserowego (183)
• Wykorzystanie techniki SLAM z systemem ROS i sensorem Kinect (185)
• Pytania (186)
• Podsumowanie (186)

Rozdział 8. Rozpoznawanie i synteza mowy z wykorzystaniem systemu ROS i języka Python (187)

• Rozpoznawanie mowy (188)
• Schemat blokowy systemu rozpoznawania mowy (188)
• Biblioteki rozpoznawania mowy (189)
• Windows Speech SDK (190)
• Synteza mowy (190)
• Biblioteki syntezy mowy (191)
• Rozpoznawanie i synteza mowy w systemie Ubuntu 14.04.2 z wykorzystaniem języka Python (192)
• Konfiguracja biblioteki Pocket Sphinx i jej wrapperów dla języka Python w systemie Ubuntu 14.04.2 (192)
• Wykorzystanie wrappera biblioteki Pocket Sphinx do języka Python w systemie Ubuntu 14.04.2 (193)
• Wyjście (194)
• Rozpoznawanie mowy w czasie rzeczywistym z wykorzystaniem biblioteki Pocket Sphinx, frameworka GStreamer i języka Python w systemie Ubuntu 14.04.2 (195)
• Rozpoznawanie mowy za pomocą narzędzia Julius i języka Python w systemie Ubuntu 14.04.2 (198)
• Instalacja narzędzia rozpoznawania mowy Julius i modułu języka Python (198)
• Kod klienta Python-Julius (199)
• Poprawianie dokładności rozpoznawania mowy w Pocket Sphinx i Julius (200)
• Konfiguracja syntezatorów eSpeak i Festival w systemie Ubuntu 14.04.2 (201)
• Rozpoznawanie i synteza mowy z wykorzystaniem języka Python w systemie Windows (202)
• Instalacja pakietu Speech SDK (202)
• Rozpoznawanie mowy w systemie ROS Indigo z wykorzystaniem języka Python (203)
• Instalacja pakietu pocketsphinx w systemie ROS Indigo (203)
• Synteza mowy w systemie ROS Indigo z wykorzystaniem języka Python (204)
• Pytania (206)
• Podsumowanie (206)

Rozdział 9. Zastosowanie mechanizmów sztucznej inteligencji w robocie ChefBot za pośrednictwem języka Python (207)

• Schemat blokowy systemu komunikacji w robocie ChefBot (208)
• Wprowadzenie do AIML (209)
• Wprowadzenie do znaczników AIML (209)
• Wprowadzenie do PyAIML (212)
• Instalacja modułu PyAIML w systemie Ubuntu 14.04.2 (213)
• Instalacja modułu PyAIML z kodu źródłowego (213)
• Przetwarzanie formatu AIML z poziomu języka Python (213)
• Załadowanie pojedynczego pliku AIML za pośrednictwem argumentu wiersza polecenia (215)
• Wykorzystanie plików AIML robota A.L.I.C.E. (216)
• Ładowanie plików AIML do pamięci (216)
• Ładowanie plików AIML i zapisywanie ich do plików .brn (217)
• Ładowanie plików AIML i plików .brn za pomocą metody bootstrap (218)
• Integracja biblioteki PyAIML z systemem ROS (219)
• aiml_server.py (219)
• aiml_client.py (220)
• aiml_tts_client.py (221)
• aiml_speech_recog_client.py (221)
• start_chat.launch (223)
• start_tts_chat.launch (223)
• start_speech_chat.launch (223)
• Pytania (225)
• Podsumowanie (225)

Rozdział 10. Integracja sprzętu i programowanie robota ChefBot z wykorzystaniem języka Python (227)

• Budowa sprzętu robota ChefBot (228)
• Konfiguracja komputera PC robota ChefBot i ustawienie pakietów systemu ROS (232)
• Interfejs sensorów robota ChefBot z kontrolerem Tiva C LaunchPad (233)
• Wbudowany kod robota ChefBot (234)
• Sterownik systemu ROS dla robota ChefBot w języku Python (236)
• Pliki startowe systemu ROS dla robota ChefBot (241)
• Korzystanie z plików startowych i węzłów robota ChefBot z poziomu języka Python (242)
• Wykorzystanie algorytmu SLAM w systemie ROS do zbudowania mapy pomieszczenia (248)
• Lokalizacja i nawigacja w systemie ROS (250)
• Pytania (251)
• Podsumowanie (251)

Rozdział 11. Projektowanie GUI dla robota za pomocą biblioteki Qt oraz języka Python (253)

• Instalacja frameworka Qt w systemie Ubuntu 14.04.2 LTS (254)
• Korzystanie z wrappera frameworka Qt dla języka Python (254)
• PyQt (255)
• PySide (255)
• Korzystanie z wrapperów PyQt oraz PySide (256)
• Wprowadzenie do programu Qt Designer (256)
• Sygnały i gniazda Qt (258) Konwersja pliku UI na kod w języku Python (260)
• Dodawanie definicji gniazda do kodu PyQt (260)
• Uruchomienie aplikacji GUI Witaj świecie (262)
• Interfejs GUI sterowania robotem ChefBot (263)
• Instalacja i korzystanie z narzędzia rqt w systemie Ubuntu 14.04.2 LTS (269)
• Pytania (271)
• Podsumowanie (271)

Rozdział 12. Kalibracja i testowanie robota ChefBot (273)

• Kalibrowanie sensora Xbox Kinect z wykorzystaniem systemu ROS (273)
• Kalibracja kamery RGB sensora Kinect (274)
• Kalibracja kamery podczerwieni sensora Kinect (277)
• Kalibracja odometrii kół (279)
• Analiza błędów odometrii kół (279)
• Korekcja błędów (280)
• Kalibracja sensora MPU 6050 (281)
• Testowanie robota za pomocą interfejsu GUI (282)
• Zalety i wady nawigacji w systemie ROS (285)
• Pytania (285) Podsumowanie (285)

Skorowidz (287)