Učit se robotiku pomocí Pythonu - Lentin Joseph

Obsah

O autorovi (11)

O recenzentech (13)

Předmluva (15)

Kapitola 1. Úvod do robotiky (19)

• Co je robot? (dvacet)
• Historie pojmu „robot“ (20)
• Moderní definice robota (22)
• Odkud pocházejí roboti? (25)
• Co lze v robotu najít? (28)
• Fyzické tělo (29)
• Senzory (29)
• Efektory (29)
• Řadiče (30)
• Jak postavíme robota? (31)
• Reaktivní řízení (31)
• Hierarchické (poradní) řízení (31)
• Hybridní ovládání (32)
• Shrnutí (33)

Kapitola 2. Konstrukce mechaniky servisních robotů (35)

• Požadavky na servisního robota (36)
• Robot Drive Mechanism (36)
• Výběr motorů a kol (36)
• Shrnutí projektu (38)
• Robotický podvozek (38)
• Instalace LibreCAD, Blender a MeshLab (40)
• Instalace LibreCADu (40)
• Instalace mixéru (40)
• Instalace programu MeshLab (41)
• Vytvoření 2D CAD výkresu robota pomocí LibreCADu (41)
• Provedení základové desky (43)
• Provedení tyče základové desky (44)
• Konstrukce kol, motoru a uložení motoru (45)
• Design koleček (47)
• Design střední desky (47)
• Provedení horní desky (48)
• Práce s 3D modelem robota pomocí Blenderu (48)
• Používání skriptů Pythonu v Blenderu 49
• Představujeme Blender Python API
• Robot Model Script v Pythonu
• Dotazy (56)
• Shrnutí (56)

Kapitola 3. Simulace robotů pomocí systémů ROS a Gazebo (59)

• Simulace robotů (59)
• Matematické modelování robotů 62
• Úvod do ROS a altánu (69)
• Instalace ROS Indigo na Ubuntu 14.04.2 (72)
• Simulace ChefBot a TurtleBot v hotelovém prostředí (96)
• Dotazy (100)

Shrnutí (101)

Kapitola 4. Návrh hardwaru ChefBot 103

• Specifikace zařízení ChefBot (104)
• Blokové schéma robota (104)
• Motor a kodér (104)
• Řidič motoru (106)
• Integrovaná deska řadiče (109)
• Ultrazvukové snímače (110)
• Inerciální měřící jednotka (112)
• Kinect (113)
• Centrální procesorová jednotka (114)
• Reproduktory a mikrofon (115)
• Napájení (baterie) (115)
• Jak funguje hardware ChefBot (115)
• Dotazy (118)
• Shrnutí (118)

Kapitola 5. Pohony a kodéry kol (119)

• Připojení stejnosměrného převodového motoru k ovladači Tiva C LaunchPad (120)
• Kolový robot s diferenciálním pohonem (122)
• Instalace IDE Energia (123)
• Kód rozhraní (126)
• Připojení kvadraturního kodéru k Tiva C LaunchPad (130)
• Zpracování dat kodéru (131)
• Kód rozhraní kvadraturního kodéru (134)
• Práce s akčními členy Dynamixel 137
• Dotazy (140)
• Shrnutí (141)

Kapitola 6. Používání senzorů 143

• Ultrazvukové snímače vzdálenosti (143)
• Připojení modulu HC-SR04 k ovladači Tiva C LaunchPad (144)
• Infračervené snímače vzdálenosti (149)
• Inerciální měřící jednotky (IMU) (152)
• Inerciální navigace (152)
• Připojení senzoru MPU 6050 k ovladači Tiva C LaunchPad (154)
• Kód rozhraní v energetickém prostředí (156)
• Kód rozhraní snímače MPU 6050 s ovladačem Launchpad pomocí DMP v prostředí Energia (159)
• Dotazy (164)

Kapitola 7. Programování kamerových senzorů pomocí Pythonu a ROS 165

• Seznam robotických kamerových senzorů a knihoven zpracování obrazu (166)
• Úvod do OpenCV, OpenNI a PCL
• Co je OpenCV? (170)
• Co je OpenNI? (174)
• Co je to PCL? (175)
• Programování Kinect s Pythonem pomocí ROS, OpenCV a OpenNI 176
• Jak spustit ovladač OpenNI? (176)
• Rozhraní ROS do knihovny OpenCV
• Zpracování mračen bodů pomocí senzoru Kinect, systému ROS, knihoven OpenNI a PCL (182)
• Otevírání generování zařízení a mraků bodů 182
• Převod cloudu bodů na data laserového skenování (183)
• Používání SLAMu s ROS a Kinect (185)
• Dotazy (186)
• Shrnutí (186)

Kapitola 8. Rozpoznávání řeči a syntéza pomocí ROS a Pythonu 187

• Rozpoznávání řeči (188)
• Blokové schéma systému rozpoznávání řeči (188)
• Knihovny pro rozpoznávání řeči (189)
• Windows Speech SDK (190)
• Syntéza řeči (190)
• Knihovny syntézy řeči (191)
• Rozpoznávání a syntéza řeči v Ubuntu 14.04.2 pomocí Pythonu 192
• Konfigurace knihovny Pocket Sphinx a její obaly pro Python na Ubuntu 14.04.2 (192)
• Používání obálky Pocket Sphinx pro Python na Ubuntu 14.04.2 (193)
• Odjezd (194)
• Rozpoznávání řeči v reálném čase pomocí Pocket Sphinx, GStreamer a Python na Ubuntu 14.04.2 (195)
• Rozpoznávání řeči s Juliem a Pythonem na Ubuntu 14.04.2 (198)
• Instalace nástroje Julius Speech Recognition Tool a modulu Python 198
• Kód klienta Python-Julius (199)
• Zlepšení přesnosti rozpoznávání řeči u kapesní sfingy a Julia (200)
• Nastavení syntezátorů eSpeak a Festival na Ubuntu 14.04.2 (201)
• Rozpoznávání řeči a syntéza pomocí Pythonu ve Windows 202
• Instalace sady Speech SDK
• Rozpoznávání řeči v ROS Indigo pomocí Pythonu 203
• Instalace pocketsphinx do ROS Indigo (203)
• Syntéza řeči v ROS Indigo pomocí Pythonu 204
• Dotazy (206)
• Shrnutí (206)

Kapitola 9. Aplikování mechanismů umělé inteligence na ChefBot pomocí Pythonu

• Blokové schéma komunikačního systému v robotu ChefBot (208)
• Úvod do AIML
• Úvod do značek AIML
• Úvod do PyAIML
• Instalace modulu PyAIML na Ubuntu 14.04.2 (213)
• Instalace modulu PyAIML ze zdrojového kódu
• Zpracování AIML s Pythonem
• Načítání jedné AIML pomocí argumentu příkazového řádku 215
• Používání souborů AIML robota ALICE (216)
• Načítání souborů AIML do paměti (216)
• Načítání souborů AIML a jejich ukládání do souborů .brn (217)
• Načítání souborů AIML a .brn pomocí Bootstrap
• Integrace knihovny PyAIML se systémem 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)
• Dotazy (225)
• Shrnutí (225)

Kapitola 10. Integrace hardwaru a programování ChefBotu pomocí Pythonu

• Budování hardwaru robota ChefBot (228)
• Konfigurace PC ChefBot a nastavení balíků ROS (232)
• Rozhraní snímače robota ChefBot s ovladačem Tiva C LaunchPad (233)
• Integrovaný robotický kód ChefBot (234)
• Ovladač ROS pro ChefBot v Pythonu 236
• Spouštěcí soubory ROS pro ChefBot (241)
• Používání spouštěcích souborů a uzlů ChefBot z Pythonu
• Použití algoritmu SLAM v systému ROS k vytvoření mapy místnosti (248)
• Lokalizace a navigace ROS (250)
• Dotazy (251)
• Shrnutí (251)

Kapitola 11. Návrh grafického uživatelského rozhraní pro robota pomocí knihovny Qt a Pythonu 253

• Instalace Qt Framework na Ubuntu 14.04.2 LTS (254)
• Použití Qt Wrapper pro Python
• PyQt (255)
• PySide (255)
• Používání obálek PyQt a PySide
• Úvod do Qt Designer (256)
• Signály a zásuvky Qt 258 Převod souboru uživatelského rozhraní na Python Code 260
• Přidání definice soketu do PyQt kódu 260
• Spuštění aplikace Hello World GUI (262)
• ChefBot Robot Control GUI (263)
• Instalace a použití nástroje rqt na Ubuntu 14.04.2 LTS (269)
• Dotazy (271)
• Shrnutí (271)

Kapitola 12. Kalibrace a testování ChefBotu 273

• Kalibrace senzoru Xbox Kinect pomocí ROS (273)
• Kalibrace kamery Kinect RGB (274)
• Kalibrace infračervené kamery Kinect (277)
• Kalibrace odometrie kola (279)
• Analýza chyb odometrie kola (279)
• Oprava chyby (280)
• Kalibrace snímače MPU 6050 (281)
• Testování robota pomocí grafického uživatelského rozhraní 282
• Výhody a nevýhody navigace ROS
• Shrnutí 285 otázek 285

Rejstřík (287)