آموزش رانندگی خودران و ROS 2 - یادگیری عملی! برنامه ریزی و مسیریابی - آخرین آپدیت

سرفصل ها و درس ها

مقدمه Introduction

• انگیزه دوره Course Motivation

• برنامه خودران The Self-Driving Program

• ارائه دوره Course Presentation

• آشنایی با مدرس Meet your Teacher

• [EXTRA]: ارتقای شغلی توسعه‌دهنده نرم‌افزار رباتیک [EXTRA]: Boost your Robotics Software Developer Career

• بهره‌برداری حداکثری از دوره Get the Most out of the Course

• مواد آموزشی دوره Course Material

راه‌اندازی Setup

• نصب اوبونتو روی WSL Install Ubuntu on WSL

• نصب اوبونتو به صورت Dual Boot Install Ubuntu on Dual Boot

• نصب اوبونتو روی ماشین مجازی Install Ubuntu on Virtual Machine

• <LAB>نصب ROS 2 Jazzy روی اوبونتو 24.04</LAB> <LAB>Install ROS 2 Jazzy on Ubuntu 24.04</LAB>

• <LAB>نصب ROS 2 Humble روی اوبونتو 22.04</LAB> <LAB>Install ROS 2 Humble on Ubuntu 22.04</LAB>

• <LAB>پیکربندی محیط توسعه</LAB> <LAB>Configure the Development Environment</LAB>

• <LAB>شروع کار با ربات شبیه‌سازی‌شده</LAB> <LAB>Getting Started with the Simulated Robot</LAB>

• <LAB>نحوه استفاده از مواد آموزشی دوره</LAB> <LAB>How to use the Course Material</LAB>

معرفی ROS 2 Introduction to ROS 2

• چرا سیستم عامل ربات؟ Why a Robot Operating System?

• ROS 2 چیست؟ What is ROS 2

• چرا یک سیستم عامل ربات جدید؟ Why a NEW Robot Operating System

• معماری ROS 2 ROS 2 Architecture

• انتزاع سخت‌افزار Hardware Abstraction

• کنترل سطح پایین دستگاه Low-Level Device Control

• پیام‌رسانی بین فرآیندها Messaging Between Process

• مدیریت بسته Package Management

• معماری یک برنامه ROS 2 Architecture of a ROS 2 Application

• معرفی ROS 2 Introduction to ROS 2

• <LAB>ایجاد و فعال‌سازی یک فضای کاری</LAB> <LAB>Create and Activate a Worksapce</LAB>

• <PY>ناشر ساده</PY> <PY>Simple Publisher</PY>

• <C++>ناشر ساده</C++> <C++>Simple Publisher</C++>

• <PY>مشترک ساده</PY> <PY>Simple Subscriber</PY>

• <C++>مشترک ساده</C++> <C++>Simple Subscriber</C++>

• فضاهای کاری، ناشران، مشترکین Workspaces, Publishers, Subscribers

برنامه‌ریزی مسیر Path Planning

• برنامه‌ریزی مسیر Path Planning

• برنامه و اجرا Plan and Execution

• فضای پیکربندی Configuration Space

• از برنامه‌ریزی مسیر تا جستجوی گراف From Path Planning to Graph Search

• ساخت گراف Graph Construction

• OccupancyGrid OccupancyGrid

• معرفی Nav2 Introduction to Nav2

• گره‌های چرخه عمر ROS 2 ROS 2 Lifecycle Nodes

• <PY>ایجاد یک گره چرخه عمر</PY> <PY>Create a Lifecycle Node</PY>

• <C++>ایجاد یک گره چرخه عمر</C++> <C++>Create a Lifecycle Node</C++>

• <LAB>CLI چرخه عمر ROS 2</LAB> <LAB>ROS 2 Lifecycle CLI</LAB>

• Nav2 map_server Nav2 map_server

• <LAB>Nav2 map_server</LAB> <LAB>Nav2 map_server</LAB>

• کیفیت خدمات ROS 2 ROS 2 Quality of Service

• <PY>ناشر Multi QoS</PY> <PY>Multi QoS Publisher</PY>

• <C++>ناشر Multi QoS</C++> <C++>Multi QoS Publisher</C++>

• <LAB>ناشر Multi QoS</LAB> <LAB>Multi QoS Publisher</LAB>

• <LAB>Nav2 map_server CLI</LAB> <LAB>Nav2 map_server CLI</LAB>

• جستجوی گراف Graph Search

• جستجوی اول سطح Breadth-First Search

• جستجوی اول عمق Depth-First Search

• الگوریتم Dijkstra Dijkstra Algorithm

• <PY>برنامه‌ریز Dijkstra</PY> <PY>Dijkstra Planner</PY>

• <PY>الگوریتم Dijkstra</PY> <PY>Dijkstra Algorithm</PY>

• <C++>برنامه‌ریز Dijkstra</C++> <C++>Dijkstra Planner</C++>

• <C++>الگوریتم Dijkstra</C++> <C++>Dijkstra Algorithm</C++>

• <LAB>الگوریتم Dijkstra</LAB> <LAB>Dijkstra Algorithm</LAB>

• الگوریتم A A* Algorithm

• <PY>الگوریتم A*</PY> <PY>A* Algorithm</PY>

• <C++>الگوریتم A*</C++> <C++>A* Algorithm</C++>

• <LAB>الگوریتم A*</LAB> <LAB>A* Algorithm</LAB>

• <LAB>تست سرعت</LAB> <LAB>Speed Test</LAB>

برنامه‌ریزی حرکت Motion Planning

• برنامه و اجرا Plan and Execution

• برنامه‌ریزان حرکت Motion Planners

• ردیابی مسیر Path Tracking

• کنترل PID PID Control

• تنظیم PID PID Tuning

• <PY>برنامه‌ریز حرکت PD</PY> <PY>PD Motion Planner</PY>

• <C++>برنامه‌ریز حرکت PD</C++> <C++>PD Motion Planner</C++>

• <LAB>برنامه‌ریز حرکت PD</LAB> <LAB>PD Motion Planner</LAB>

• محلی‌سازی ربات Robot Localization

• قرارداد رباتیک برای محلی‌سازی Robotics Convention for Localization

• چرا یک قرارداد رباتیک برای محلی‌سازی؟ Why a Robotics Convention for Localization?

• حالت یک ربات متحرک Pose of a Mobile Robot

• بردار انتقال Translation Vector

• ماتریس چرخش Rotation Matrix

• ماتریس تبدیل Transformation Matrix

• تبدیل فریم‌های مرجع Transform Reference Frames

• تبدیل فریم‌های مرجع Transform Reference Frames

• <PY>تبدیل مختصات در برنامه‌ریز حرکت PD</PY> <PY>Transform Coordinates in PD Motion Planner</PY>

• <C++>تبدیل مختصات در برنامه‌ریز حرکت PD</C++> <C++>Transform Coordinates in PD Motion Planner</C++>

• <PY>الگوریتم کنترل برنامه‌ریز حرکت PD</PY> <PY>PD Motion Planner Control Algotithm</PY>

• <C++>الگوریتم کنترل برنامه‌ریز حرکت PD</C++> <C++>PD Motion Planner Control Algorithm</C++>

• <LAB>برنامه‌ریز حرکت PD کامل</LAB> <LAB>Complete PD Motion Planner</LAB>

• DWA - رویکرد پنجره دینامیکی (DWB) DWA - Dynamic Window Approach (DWB)

• VFH - هیستوگرام میدان برداری VFH - Vector Field Histogram

• MPC - کنترل پیش‌بینی‌کننده مدل (MPPI) MPC - Model Predictive Control (MPPI)

• Pure Pursuit (RPP) Pure Pursuit (RPP)

• <PY>Pure Pursuit</PY> <PY>Pure Pursuit</PY>

• <C++>Pure Pursuit</C++> <C++>Pure Pursuit</C++>

• <LAB>Pure Pursuit</LAB> <LAB>Pure Pursuit</LAB>

اجتناب از مانع Obstacle Avoidance

• اجتناب از مانع Obstacle Avoidance

• Costmap Costmap

• Costmap لایه‌ای Layered Costmap

• Nav2 Costmap 2D Nav2 Costmap 2D

• لایه استاتیک Static Layer

• <LAB>nav2_costmap_2d - لایه استاتیک</LAB> <LAB>nav2_costmap_2d - Static Layer</LAB>

• لایه مانع Obstacle Layer

• <LAB>nav2_costmap_2d - لایه مانع</LAB> <LAB>nav2_costmap_2d - Obstacle Layer</LAB>

• لایه Inflation Inflation Layer

• <LAB>nav2_costmap_2d - لایه Inflation</LAB> <LAB>nav2_costmap_2d - Inflation Layer</LAB>

• استفاده از Costmap Using Costmap

• <PY>برنامه‌ریز Costmap Dijkstra</PY> <PY>Dijkstra Costmap Planner</PY>

• <C++>برنامه‌ریز Costmap Dijkstra</C++> <C++>Dijkstra Costmap Planner</C++>

• <LAB>برنامه‌ریز Costmap Dijkstra</LAB> <LAB>Dijkstra Costmap Planner</LAB>

• برنامه‌ریز Costmap A A* Costmap Planner

ناوبری Navigation

• ناوبری Navigation

• Actions در ROS 2 ROS 2 Actions

• <PY>ایجاد یک سرور Action</PY> <PY>Create an Action Server</PY>

• <C++>ایجاد یک سرور Action</C++> <C++>Create an Action Server</C++>

• <LAB>ایجاد یک سرور Action</LAB> <LAB>Create an Action Server</LAB>

• <PY>ایجاد یک کلاینت Action</PY> <PY>Create an Action Client</PY>

• <C++>ایجاد یک کلاینت Action</C++> <C++>Create an Action Client</C++>

• <LAB>ایجاد یک کلاینت Action</LAB> <LAB>Create an Action Client</LAB>

• برنامه‌ریز Nav2 Nav2 Planner

• <LAB>nav2_planner</LAB> <LAB>nav2_planner</LAB>

• <C++>برنامه‌ریز Nav2 Dijkstra</C++> <C++>Dijkstra Nav2 Planner</C++>

• <C++>برنامه‌ریز Nav2 Dijkstra - پلاگین</C++> <C++>Dijkstra Nav2 Planner - Plugin</C++>

• <LAB>برنامه‌ریز Nav2 Dijkstra</LAB> <LAB>Dijkstra Nav2 Planner</LAB>

• <C++>برنامه‌ریز Nav2 A*</C++> <C++>A* Nav2 Planner</C++>

• <C++>برنامه‌ریز Nav2 A* - پلاگین</C++> <C++>A* Nav2 Planner - Plugin</C++>

• <LAB>برنامه‌ریز Nav2 A*</LAB> <LAB>A* Nav2 Planner</LAB>

• هموارساز Nav2 Nav2 Smoother

• <LAB>nav2_smoother</LAB> <LAB>nav2_smoother</LAB>

• <C++>هموارسازی برنامه Dijkstra</C++> <C++>Smoothing Dijkstra Plan</C++>

• <LAB>هموارسازی برنامه Dijkstra</LAB> <LAB>Smoothing Dijkstra Plan</LAB>

• هموارسازی برنامه A Smoothing A* Plan

• کنترلر Nav2 Nav2 Controller

• <LAB>nav2_controller</LAB> <LAB>nav2_controller</LAB>

• <C++>کنترلر Nav2 PD</C++> <C++>PD Nav2 Controller</C++>

• <C++>کنترلر Nav2 PD - پلاگین</C++> <C++>PD Nav2 Controller - Plugin</C++>

• <LAB>کنترلر Nav2 PD</LAB> <LAB>PD Nav2 Controller</LAB>

• <C++>کنترلر Nav2 Pure Pursuit</C++> <C++>Pure Pursuit Nav2 Controller</C++>

• <C++>کنترلر Nav2 Pure Pursuit - پلاگین</C++> <C++>Pure Pursuit Nav2 Controller - Plugin</C++>

• <LAB>کنترلر Nav2 Pure Pursuit</LAB> <LAB>Pure Pursuit Nav2 Controller</LAB>

• مدیر چرخه عمر Nav2 Nav2 Lifecycle Manager

• <LAB>nav2_lifecycle_manager</LAB> <LAB>nav2_lifecycle_manager</LAB>

تصمیم‌گیری Decision Making

• درخت‌های رفتاری Behavior Trees

• گره‌های درخت رفتاری Behavior Tree Nodes

• نحوه عملکرد Tick How tick works

• Blackboard و پورت‌ها Blackboard and Ports

• درخت‌های رفتاری Behavior Trees

• Nav2 BT Navigator Nav2 BT Navigator

• <LAB>nav2_bt_navigator</LAB> <LAB>nav2_bt_navigator</LAB>

• <LAB>ایجاد یک درخت رفتاری</LAB> <LAB>Create a Behavior Tree</LAB>

• <LAB>استفاده از درخت رفتاری برای ناوبری</LAB> <LAB>Use the Behavior Tree for Navigation</LAB>

• <LAB>بهبود پلاگین‌های برنامه‌ریز و کنترلر</LAB> <LAB>Improve Planner and Controller Plugins</LAB>

• <LAB>ناوبری به حالت با برنامه‌ریزی مجدد</LAB> <LAB>Navigate to Pose with Replanning</LAB>

• رفتارهای Nav2 Nav2 Behaviors

• مروری بر ناوبری خودکار Autonomous Navigation Overview

• <LAB>nav2_behaviors</LAB> <LAB>nav2_behaviors</LAB>

• <LAB>ناوبری به حالت با برنامه‌ریزی مجدد و بازیابی</LAB> <LAB>Navigate to Pose with Replanning and Recoveries</LAB>

ساخت ربات Build the Robot

• <HWLAB>پیکربندی محیط توسعه در رزبری پای<HWLAB> <HWLAB>Configure the Development Environment in Raspberry Pi<HWLAB>

• <HWLAB>نصب ROS 2 روی رزبری پای</HWLAB> <HWLAB>Install ROS 2 on Raspberry Pi</HWLAB>

• <HWLAB>مونتاژ ربات - قسمت 1</HWLAB> <HWLAB>Assemble the Robot - Part 1</HWLAB>

• <HWLAB>مونتاژ ربات - قسمت 2</HWLAB> <HWLAB>Assemble the Robot - Part 2</HWLAB>

• <HWLAB>مونتاژ ربات - قسمت 3</HWLAB> <HWLAB>Assemble the Robot - Part 3</HWLAB>

• <HWLAB>مونتاژ ربات - قسمت 4</HWLAB> <HWLAB>Assemble the Robot - Part 4</HWLAB>

• <HWLAB>قوانین udev لینوکس</HWLAB> <HWLAB>Linux udev rules</HWLAB>

• <HWLAB>ROS DOMAIN ID</HWLAB> <HWLAB>ROS DOMAIN ID</HWLAB>

• <HWLAB>شروع کار با ربات واقعی</HWLAB> <HWLAB>Getting Started with the Real Robot</HWLAB>

• <HWLAB>اجرای تمام عملکردها</HWLAB> <HWLAB>Launch all the Functionalities</HWLAB>

نتیجه‌گیری‌ها Conclusions

• خلاصه Recap

• بعدش چی؟ What's Next?

• جایزه BONUS