《机器人SLAM导航核心技术与实战》张虎 著 （随书源码+课件+习题答案）

温馨提示

• 配套源码中存在一些bug(主要是各种库版本冲突和配置文件方面的兼容问题)的部分代码还未上传，我正在抓紧修复之后会尽快上传，大家有疑问也可以直接联系我。
• 基于代号为“miiboo”的机器人项目《自己动手做一台SLAM导航机器人》已经完结。而基于新代号“xiihoo”的机器人项目《机器人SLAM导航：核心技术与实战》正是在项目《自己动手做一台SLAM导航机器人》的基础上衍生而来，今后将主要维护这个xiihoo机器人新项目。而关于旧项目miiboo机器人，想了解详情的话请移步如下链接地址：
  • https://github.com/xiihoo/DIY_A_SLAM_Navigation_Robot
  • https://gitee.com/xiihoo-robot/DIY_A_SLAM_Navigation_Robot

关于

• 作者: （英文名）xiihoo（中文名）张虎（网名） 小虎哥哥爱学习
• 官网: http://www.xiihoo.com
• QQ群：
  • QQ技术1群：728661815（1群已满，请加4群）
  • QQ技术2群：117698356（2群已满，请加4群）
  • QQ技术3群：891252940（3群已满，请加4群）
  • QQ技术4群：985137094
• 微信: robot4xiihoo
• 微信公众号: 小虎哥哥爱学习
• 邮箱: [email protected]
• 源码GitHub: https://github.com/xiihoo/Books_Robot_SLAM_Navigation
• 源码Gitee(访问更快): https://gitee.com/xiihoo-robot/Books_Robot_SLAM_Navigation
• 淘宝: https://xiihoo.taobao.com
• B站: https://space.bilibili.com/66815220
• 购书链接：https://item.jd.com/13041503.html

资料汇总下载

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• 提取码：1234
• 百度网盘资料目录预览：
  • 0-SLAM学习思维导图
  • 0-先导课
  • 1-第1季
  • 测试数据集
  • 工具软件
  • 课件
  • 微课
  • 自己动手做一台SLAM导航机器人

图书封面

目录

• 序
• 前言
• 编程基础篇
• 第1章 ROS入门必备知识 2
• 第2章 C++编程范式 29
• 第3章 OpenCV图像处理 35
• 硬件基础篇
• 第4章 机器人传感器 56
• 第5章 机器人主机 119
• 第6章 机器人底盘 132
• SLAM篇
• 第7章 SLAM中的数学基础 158
• 第8章 激光SLAM系统 223
• 第9章 视觉SLAM系统 272
• 第10章 其他SLAM系统 344
• 自主导航篇
• 第11章 自主导航中的数学基础 418
• 第12章 典型自主导航系统 470
• 第13章 机器人SLAM导航综合实战 502
• 附录A Linux与SLAM性能优化的探讨 512
• 附录B 习题 523

环境要求

• ubuntu 18.04 LTS
• ROS melodic

仓库内容说明

• 1.例程源码
  • chapter_01: ROS入门必备知识
    • topic_example 话题通信
    • service_example 服务通信
    • action_example 动作通信
  • chapter_02: C++编程范式
    • g++_compile 利用g++编译
    • make_compile 利用make编译
    • cmake_compile 利用cmake编译
  • chapter_03: OpenCV图像处理
    • image_from_img 从图片文件中获取图像数据
    • image_from_vid 从视频文件中获取图像数据
    • image_from_cam 从相机设备中获取图像数据
    • calc_hist 直方图均衡
    • xfeatures2d_example 图像特征点提取
    • ikun_opencv_example 图像处理综合实战案例
  • chapter_04: 机器人传感器
    • imu_tk IMU内参标定
    • imu_utils IMU内参标定
    • imu_tools Madgwick姿态融合
    • ManhonyAHRS Manhony姿态融合
  • chapter_05: 机器人主机
  • chapter_06: 机器人底盘
  • chapter_07: SLAM中的数学基础
  • chapter_08: 激光SLAM系统
    • gmapping gmapping激光SLAM系统
    • cartographer cartographer激光SLAM系统
    • loam LOAM激光SLAM系统
  • chapter_09: 视觉SLAM系统
    • orb_slam2 ORB_SLAM2视觉SLAM系统
    • lsd_slam LSD_SLAM视觉SLAM系统
    • svo SVO视觉SLAM系统
  • chapter_10: 其他SLAM系统
    • rtabmap rtabmap激光视觉融合SLAM系统
    • vins VINS视觉惯导融合SLAM系统
    • LeNet-5-tensorflow LeNet-5卷积神经网络
    • CNN_SLAM 基于CNN的SLAM系统
    • DeepVO 基于深度学习的端到端SLAM系统
  • chapter_11: 自主导航中的数学基础
  • chapter_12: 典型自主导航系统
    • ros-navigation
    • riskrrt
    • autoware
  • chapter_13: 机器人SLAM导航综合实战
    • patrol_fsm 多目标点巡逻
  • 更新中......
• 2.课件
  • 0-先导课：课程大纲.pdf
  • 0-先导课：如何安装Ubuntu系统.pdf
  • 0-先导课：SLAM的应用价值与技术难点.pdf
  • 1-第1季：第0章_SLAM发展综述.pdf
  • 1-第1季：第1章_ROS入门必备知识.pdf
  • 1-第1季：第2章_C++编程范式.pdf
  • 1-第1季：第3章_OpenCV图像处理.pdf
  • 1-第1季：第4章_机器人传感器.pdf
  • 1-第1季：第5章_机器人主机.pdf
  • 1-第1季：第6章_机器人底盘.pdf
  • 1-第1季：第7章_SLAM中的数学基础.pdf
  • 1-第1季：第8章_激光SLAM系统.pdf
  • 1-第1季：第9章_视觉SLAM系统.pdf
  • 更新中......
  • PPT课件下载说明:
    • 由于PPT课件文件较大，放在github和gitee仓库会导致下载卡死或下载慢的问题，请前往百度网盘下载
    • 百度网盘链接： https://pan.baidu.com/s/1nHbI0mi-iM72NAcQlAU1uQ?pwd=1234
    • 提取码：1234
• 3.习题答案
  • 附录B_习题.pdf
  • 更新中......
• 4.学习思维导图
  • 学习思维导图.png
  • 学习思维导图.xmind
• 工具软件
  • 三维空间可视化工具XH-3D-VIEW(V1.0.1).zip
• 自己动手做一台SLAM导航机器人
  • code
  • 概述.pdf
  • 前言.pdf
  • 第1章：Linux基础.pdf
  • 第2章：ROS入门.pdf
  • 第3章：感知与大脑.pdf
  • 第4章：差分底盘设计.pdf
  • 第5章：树莓派3开发环境搭建.pdf
  • 第6章：SLAM建图与自主避障导航.pdf
  • 第7章：语音交互与自然语言处理.pdf
  • 附录A：用于ROS机器人交互的Android手机APP开发.pdf
  • 附录B：用于ROS机器人管理调度的后台服务器搭建.pdf
  • 附录C：如何选择ROS机器人平台进行SLAM导航入门.pdf

知乎专栏教程

• 知乎：https://www.zhihu.com/people/hiram_zhang
• 知乎专栏：
  • 《机器人SLAM导航核心技术与实战》笔记 https://www.zhihu.com/column/c_1363309952996577280
  • 自己动手做一台SLAM导航机器人 https://www.zhihu.com/column/c_1084087088789569536

视频教程

• B站：https://space.bilibili.com/66815220
• 视频列表：
  • 【先导课】1.课程大纲-视频讲解
  • 【先导课】1.1.课程大纲-学习思维导图（上）-视频讲解
  • 【先导课】1.2.课程大纲-学习思维导图（下）-视频讲解
  • 【先导课】1.3.课程大纲-全书内容速览-视频讲解
  • 【先导课】1.4.下集预告-视频讲解
  • 【先导课】2.如何安装Ubuntu系统-视频讲解
  • 【先导课】2.1.如何安装Ubuntu系统-操作系统概念-视频讲解
  • 【先导课】2.2.如何安装Ubuntu系统-Linux操作系统-视频讲解
  • 【先导课】2.3.如何安装Ubuntu系统-Ubuntu发行版-视频讲解
  • 【先导课】2.4.如何安装Ubuntu系统-物理机安装Ubuntu（独立硬盘）-视频讲解
  • 【先导课】2.5.如何安装Ubuntu系统-物理机安装Ubuntu（独立硬盘双系统）-视频讲解
  • 【先导课】2.6.如何安装Ubuntu系统-物理机安装Ubuntu（单硬盘双系统）-视频讲解
  • 【先导课】2.7.如何安装Ubuntu系统-虚拟机安装Ubuntu（VMware方法）-视频讲解
  • 【先导课】2.8.如何安装Ubuntu系统-虚拟机安装Ubuntu（virtualbox方法）-视频讲解
  • 【先导课】2.9.如何安装Ubuntu系统-Ubuntu系统基础入门-视频讲解
  • 【先导课】3.SLAM的应用价值与技术难点-视频讲解
  • 【先导课】3.1.SLAM的应用价值与技术难点-SLAM价值-视频讲解
  • 【先导课】3.2.SLAM的应用价值与技术难点-产业应用与生态-视频讲解
  • 【先导课】3.3.SLAM的应用价值与技术难点-核心技术与难点-视频讲解
  • 【第1季】0.第0章_SLAM发展综述-视频讲解
  • 【第1季】0.1.第0章_SLAM发展综述-梳理定位导航技术-视频讲解
  • 【第1季】0.2.第0章_SLAM发展综述-揭秘SLAM技术路线-视频讲解
  • 【第1季】0.3.第0章_SLAM发展综述-展望SLAM未来趋势-视频讲解
  • 【第1季】1.第1章_ROS入门必备知识-视频讲解
  • 【第1季】1.1.第1章_ROS入门必备知识-ROS简介-视频讲解
  • 【第1季】1.2.第1章_ROS入门必备知识-ROS开发环境搭建-视频讲解
  • 【第1季】1.3.第1章_ROS入门必备知识-ROS系统架构-视频讲解
  • 【第1季】1.4.第1章_ROS入门必备知识-ROS调试工具-视频讲解
  • 【第1季】1.5.第1章_ROS入门必备知识-ROS节点通信-视频讲解
  • 【第1季】1.6.第1章_ROS入门必备知识-ROS其他重要概念-视频讲解
  • 【第1季】1.7.第1章_ROS入门必备知识-ROS2.0展望-视频讲解
  • 【第1季】2.第2章_C++编程范式-视频讲解
  • 【第1季】2.1.第2章_C++编程范式-C++工程的组织结构-视频讲解
  • 【第1季】2.2.第2章_C++编程范式-C++代码的编译方法-视频讲解
  • 【第1季】2.3.第2章_C++编程范式-C++编程风格指南-视频讲解
  • 【第1季】3.第3章_OpenCV图像处理-视频讲解
  • 【第1季】3.1.第3章_OpenCV图像处理_认识图像数据-视频讲解
  • 【第1季】3.2.第3章_OpenCV图像处理_图像滤波-视频讲解
  • 【第1季】3.3.第3章_OpenCV图像处理_图像变换-视频讲解
  • 【第1季】3.4.第3章_OpenCV图像处理_图像特征点提取-视频讲解
  • 【第1季】3.5.第3章_OpenCV图像处理_拓展-视频讲解
  • 【第1季】4.第4章_机器人传感器-视频讲解
  • 【第1季】4.1.第4章_机器人传感器_惯性测量单元-视频讲解
  • 【第1季】4.2.第4章_机器人传感器_激光雷达-视频讲解
  • 【第1季】4.3.第4章_机器人传感器_相机-视频讲解
  • 【第1季】4.4.第4章_机器人传感器_带编码器的减速电机-视频讲解
  • 【第1季】5.第5章_机器人主机-视频讲解
  • 【第1季】5.1.第5章_机器人主机_X86与ARM主机对比-视频讲解
  • 【第1季】5.2.第5章_机器人主机_ARM主机树莓派3B+-视频讲解
  • 【第1季】5.3.第5章_机器人主机_ARM主机RK3399-视频讲解
  • 【第1季】5.4.第5章_机器人主机_ARM主机Jetson-tx2-视频讲解
  • 【第1季】5.5.第5章_机器人主机_分布式架构主机-视频讲解
  • 【第1季】6.第6章_机器人底盘-视频讲解
  • 【第1季】6.1.第6章_机器人底盘_底盘运动学模型-视频讲解
  • 【第1季】6.2.第6章_机器人底盘_底盘性能指标-视频讲解
  • 【第1季】6.3.第6章_机器人底盘_典型机器人底盘搭建-视频讲解
  • 【第1季】7.第7章_SLAM中的数学基础-视频讲解
  • 【第1季】7.1.第7章_SLAM中的数学基础_SLAM发展简史-视频讲解
  • 【第1季】7.2.第7章_SLAM中的数学基础_SLAM中的概率理论-视频讲解
  • 【第1季】7.3.第7章_SLAM中的数学基础_估计理论-视频讲解
  • 【第1季】7.4.第7章_SLAM中的数学基础_基于贝叶斯网络的状态估计-视频讲解
  • 【第1季】7.5.第7章_SLAM中的数学基础_基于因子图的状态估计-视频讲解
  • 【第1季】7.6.第7章_SLAM中的数学基础_典型SLAM算法-视频讲解
  • 【第1季】7.7.第7章_SLAM中的数学基础_SFM、BA和SLAM比较-视频讲解
  • 【第1季】8.第8章_激光SLAM系统-视频讲解
  • 【第1季】8.1.第8章_激光SLAM系统_Gmapping算法-视频讲解
  • 【第1季】8.2.第8章_激光SLAM系统_Cartographer算法-视频讲解
  • 【第1季】8.3.第8章_激光SLAM系统_LOAM算法-视频讲解
  • 【第1季】9.第9章_视觉SLAM系统-视频讲解
  • 【第1季】9.1.第9章_视觉SLAM系统_ORB-SLAM2算法（上）-视频讲解
  • 【第1季】9.1.第9章_视觉SLAM系统_ORB-SLAM2算法（下）-视频讲解
  • 【第1季】9.2.第9章_视觉SLAM系统_LSD-SLAM算法-视频讲解
  • 【第1季】9.3.第9章_视觉SLAM系统_SVO算法-视频讲解
  • 更多精彩内容，正在更新...

第三方库引用说明

本项目最终是为了将书本中学习到的理论知识应用到实战，并通过动手实践制作出一台可以实际运行的SLAM导航机器人（也就是“xiihoo”机器人）。实战过程中，除了需要搭建机器人硬件，还需要搭建机器人软件及相应的软件运行环境。系统和软件版本并不是越新越好，够用就行了，大家切记。本项目推荐使用ubuntu18.04操作系统和ROS melodic版本，除此之外还涉及到众多第三方库环境，为了方便大家学习将其整理如下：

• 操作系统版本：ubuntu18.04
  • https://ubuntu.com/
  • https://releases.ubuntu.com/
• ROS平台版本：ROS melodic
  • https://wiki.ros.org/melodic
  • https://github.com/ros
  • https://github.com/ros/rosdistro/tree/master/melodic
  • https://github.com/ros/ros_comm/tree/melodic-devel
  • https://github.com/ros/ros/tree/melodic-devel
  • https://index.ros.org/packages/#melodic
• OpenCV库版本：opencv-3.2.0 opencv_contrib-3.2.0
  • https://github.com/opencv/opencv/tree/3.2.0
  • https://github.com/opencv/opencv_contrib/tree/3.2.0
• Gmapping版本：slam_gmapping-ros-melodic openslam_gmapping-ros-melodic
  • https://github.com/ros-perception/slam_gmapping/tree/melodic-devel
  • https://github.com/ros-perception/openslam_gmapping/tree/melodic-devel
• Cartographer版本：cartographer_ros-1.0.0 cartographer-1.0.0 ceres-solver-1.13.0
  • https://github.com/cartographer-project/cartographer_ros/releases/tag/1.0.0
  • https://github.com/cartographer-project/cartographer/releases/tag/1.0.0
  • https://github.com/ceres-solver/ceres-solver/releases/tag/1.13.0
• LOAM版本：loam_velodyne
  • https://github.com/laboshinl/loam_velodyne
  • https://github.com/HKUST-Aerial-Robotics/A-LOAM
  • https://github.com/RobustFieldAutonomyLab/LeGO-LOAM
• ORB-SLAM版本：ORB_SLAM2
  • https://github.com/raulmur/ORB_SLAM2
  • https://gitlab.com/libeigen/eigen/-/tree/3.2.10
  • https://github.com/stevenlovegrove/Pangolin
  • https://github.com/dorian3d/DBoW2
  • https://github.com/RainerKuemmerle/g2o
• 三维空间运动几何库：Sophus manif
  • https://github.com/strasdat/Sophus
  • https://github.com/artivis/manif
• 点云库：PCL
  • https://github.com/PointCloudLibrary/pcl
• PnP库：EPnP
  • https://github.com/cvlab-epfl/EPnP
• LSD-SLAM版本：
  • https://github.com/tum-vision/lsd_slam
• SVO版本：
  • https://github.com/uzh-rpg/rpg_svo
• RTABMAP版本：
  • https://github.com/introlab/rtabmap_ros
  • https://github.com/introlab/rtabmap
  • https://github.com/RainerKuemmerle/g2o
  • https://github.com/borglab/gtsam
  • https://github.com/ethz-asl/libpointmatcher
• IMU外参标定库：
  • https://github.com/ethz-asl/kalibr
• IMU融合：
  • https://github.com/ethz-asl/ethzasl_sensor_fusion
  • https://github.com/ethz-asl/ethzasl_msf
• VINS版本：
  • https://github.com/HKUST-Aerial-Robotics/VINS-Mono
• 机器学习Python例程库：
  • https://github.com/the-learning-machine/ML-algorithms-python
• CNN_SLAM版本：
  • https://github.com/iitmcvg/CNN_SLAM
• DeepVO版本：
  • https://github.com/themightyoarfish/deepVO
• 导航框架版本：navigation-ros-melodic
  • https://github.com/ros-planning/navigation/tree/melodic-devel
• 里程计融合：
  • https://github.com/ros-planning/robot_pose_ekf
• 激光里程计：
  • https://github.com/MAPIRlab/rf2o_laser_odometry
• 路径规划插件：
  • https://github.com/srl-freiburg/srl_global_planner
  • https://github.com/rst-tu-dortmund/teb_local_planner
• 环境探索：
  • https://github.com/paulbovbel/frontier_exploration
  • https://github.com/hasauino/rrt_exploration
• riskrrt导航框架：
  • https://github.com/spalanza/riskrrt_ros
• autoware导航框架：
  • https://github.com/Autoware-AI/autoware.ai