آموزش ROS برای مبتدیان: مبانی، حرکت و OpenCV

سرفصل ها و درس ها

معرفی Introduction

• این دوره در مورد چیست؟ What is this course about?

• درباره مربی About the Instructor

ROS: چگونه توسعه نرم افزار روباتیک را متحول کرد؟ ROS: 
How did it revolutionize robotics software development

• درباره این بخش (اسلایدهای پیوست شده به منابع) About this section (slides attached to resources)

• معرفی Introduction

• چرا تصمیم گرفتم از ROS در کارم استفاده کنم؟ Why did I decided to use ROS in my work?

• چرخه زندگی ربات The Robot Life Cycle

• تاثیر ROS ROS Impact

• کیف استفاده از خودروی خودران Self-Driving Car Use Case

• تکامل ROS ROS Evolution

• توزیع ROS (نسخه) در طول زمان ROS Distributions (version) over Time

• معماری ROS ROS Architecture

• مفاهیم اولیه و نسخه ی نمایشی ROS ROS Basic Concepts and Demo

• پارادایم های ارتباطی ROS (موضوعات/خدمات/ActionLib) ROS Communication Paradigms (Topics/Services/ActionLib)

• برنامه ریزی و ناوبری مسیر ROS ROS Path Planning and Navigation

• محدودیت ROS Limitation of ROS

• ROS2 ROS2

• [اختیاری] برخی از مشارکت‌ها در ROS [OPTIONAL] Some Contributions to ROS

[جدید] تنظیم محیط خود با ROS Noetic [NEW] Setting your environment with ROS Noetic

• اسلایدهای ROS را نصب کنید Install ROS Slides

• ROS Noetic را روی اوبونتو 20.04 نصب کنید Install ROS Noetic on Ubuntu 20.04

• فضای کاری catkin خود را با ROS Noetic ایجاد کنید Create your catkin workspace with ROS Noetic

• مخزن مناسب GitHub را برای توزیع ROS Noetic کلون کنید Clone the right GitHub Repository for the ROS Noetic distribution

• آزمایش نصب خود با گره های ++C Testing your installation with C++ nodes

• تست و تعمیر نصب با گره های پایتون Testing and fixing installation with Python nodes

• [به روز رسانی] توجه: توصیه من برای استفاده از ویرایشگر [UPDATE] Note: My recommendation for the editor to use

• [مهم] قبل از شروع کار در دوره [IMPORTANT] BEFORE START WORKING ON THE COURSE

[LEGACY-OPTIONAL] نصب و راه اندازی محیط [LEGACY-OPTIONAL] Installation and Environment Setup

• در مورد این بخش توجه کنید Note about this section

• [اختیاری] نکات نصب ROS [OPTIONAL] ROS Installation Tips

• یک ماشین مجازی اوبونتو را با استفاده از VM-Fusion بر روی Mac-OS نصب کنید Install a Ubuntu Virtual Machine on Mac-OS using VM-Fusion

• به روز رسانی یادداشت در مورد توزیع ROS UPDATE NOTE ABOUT ROS DISTRIBUTION

• ROS (Melodic) را روی اوبونتو (Bionic) نصب کنید Install ROS (Melodic) on Ubuntu (Bionic)

• از کدام محیط توسعه یکپارچه (ID) با ROS استفاده کنیم؟ Which Integrated Development Environment (ID) to use with ROS?

• [به روز رسانی] توجه: توصیه من از ویرایشگر برای استفاده [UPDATE] Note: My recommendation of editor to use

یک فضای کاری ROS و یک بسته ROS ایجاد کنید Create a ROS Workspace and a ROS Package

• به روز رسانی یادداشت بخش Section Note Update

• ROS Workspace و ROS Package (تنظیم پروژه های ROS شما) ROS Workspace and ROS Package (Setting up your ROS projects)

• بسته شدن Wrapping up

• ROS Workspace و ROS Package ROS Workspace and ROS Package

• در مورد سخنرانی بعدی توجه کنید Note about the next lecture

• [LEGACY] راه اندازی پروژه ROS (Kinetic+Melodic) دوره با استفاده از GitHub [LEGACY] Setup ROS (Kinetic+Melodic) Project of the course using GitHub

[جدید] نمودار محاسباتی ROS [NEW] ROS Computation Graph

• نمودار محاسباتی ROS چیست؟ What is a ROS Computation Graph?

• چرخه عمر نمودار محاسباتی ROS ROS Computation Graph Life Cycle

• ROS Master Node را راه اندازی کنید Start the ROS Master Node

• چگونه یک گره جدید (قابل اجرا) در ROS اجرا کنیم؟ How to run a new node (executable) in ROS?

• وقتی یک گره ROS جدید راه اندازی می کنیم چه اتفاقی می افتد؟ What happens when we start a new ROS node?

• اضافه کردن یک گره تلهوپ برای حرکت ربات Adding a teleop node to make the robot move

• اطلاعات یک گره و اطلاعات یک موضوع را دریافت کنید Get the information of a node and the information of a topic

• محتوای پیام حرکت/tutle1/cmd_vel The content of the motion message /tutle1/cmd_vel

• ساختار پیام ROS را درک کنید Understand the structure of a ROS message

• چگونه ساختار پیام را در خط فرمان ROS نشان دهیم؟ How to show the message structure on ROS command line?

• پیامی را در مورد موضوعی از خط فرمان منتشر کنید Publish a message on a topic from a command line

• نمودار محاسباتی ROS را با استفاده از ros_rqt_graph تجسم کنید Visualize the ROS Computation Graph using ros_rqt_graph

• نسخه ی نمایشی: شروع Turtlesim و بررسی اطلاعات مربوط به گره ها و موضوعات Demo: Starting Turtlesim and checking information about the nodes and topics

• نسخه ی نمایشی: نمایش محتوای پیام های ROS منتشر شده Demo: Showing the content of ROS messages published

• دمو: موضوع ژست را درک کنید Demo: Understand the pose topic

• نسخه ی نمایشی: مزیت استفاده از ROS چیست؟ Demo: What is the benefit of using ROS?

• نسخه ی نمایشی: انتشار یک پیام از یک خط فرمان با استفاده از rostopic pub Demo: Publishing a message from a command line using rostopic pub

• نسخه ی نمایشی: rqt_graph Demo: rqt_graph

• [آزمایش] نمودار محاسباتی ROS [Quiz] ROS Computation Graph

• فایل سیستم و اکوسیستم ROS ROS Filesystem and Ecosystem

• توجه داشته باشید NOTE

• [قدیمی] گره اصلی ROS (اختیاری - برای یادداشت‌های دانش‌آموز نگهداری می‌شود) [OLD] The ROS Master Node (OPTIONAL - KEPT FOR STUDENT NOTES)

• [قدیمی] نمودار محاسباتی ROS: گره‌ها، موضوعات (اختیاری - برای یادداشت‌های دانش‌آموز نگهداری می‌شود) [OLD] ROS Computation Graph: Nodes, Topics (OPTIONAL - KEPT FOR STUDENT NOTES)

موضوعات ROS ROS Topics

• بررسی اجمالی موضوعات ROS ROS Topics Overview

• سوال: اگر ROS Master خراب شود چه اتفاقی می افتد؟ Question: what happens if ROS Master crashes?

• دستورالعمل هایی برای نوشتن یک ناشر و یک مشترک در ROS Guidelines to Write a Publisher and a Subscriber in ROS

• نمای کلی برنامه Talker/Listener (مثال ROS Hello World) Overview of the Talker/Listener Application (ROS Hello World Example)

• یک گره ناشر در پایتون بنویسید Write a Publisher Node in Python

• یک گره مشترک در پایتون بنویسید Write a Subscriber Node in Python

• [DEMO] سخنگو/شنونده در پایتون [DEMO] Talker/Listener in Python

• یک Node Publisher/Subscriber در C++ بنویسید Write a Publisher/Subscriber Node in C++

• [DEMO] Talker/Listener در C++ [DEMO] Talker/Listener in C++

• توضیح تکلیف خودت انجام بده Do-It-Yourself Assignment Explanation

• خودتان انجام دهید: اولین برنامه ROS خود را برای کنترل حرکت ربات بنویسید Do-It-Yourself: Write your First ROS Program to Control the Motion of a Robot

• در مورد دو سخنرانی بعدی About the next two lectures

• [قدیمی-اختیاری] یک ناشر و مشترک ROS در C++ بنویسید [OLD-OPTIONAL] Write a ROS Publisher and Subscriber in C++

• [OLD-OPTIONAL] یک ناشر و مشترک ROS در پایتون بنویسید [OLD-OPTIONAL] Write a ROS Publisher and Subscriber in Python

پیام های ROS ROS Messages

• ایجاد پیام‌های سفارشی ROS: نمای کلی Create Custom ROS Messages: Overview

• [دمو] ایجاد یک پیام ROS سفارشی: پیاده سازی [Demo] Create a Custom ROS Message: Implementation

• [DEMO] برنامه های کاربردی ناشر/مشترک پیام سفارشی IoTSensor [DEMO] IoTSensor Custom Message Publisher/Subscriber Applications

خدمات ROS ROS Services

• سرویس ROS چیست؟ What is a ROS Service?

• خدمات ROS را با Turtlesim درک کنید Understand ROS Services with Turtlesim

• [DEMO] خدمات ROS با Turtlesim [DEMO] ROS Services with Turtlesim

• خودتان انجام دهید: خدمات ROS عملی عملی Do-It-Yourself: ROS Service Hands-On Practice

• بررسی اجمالی سرویس AddTwoInts AddTwoInts Service Overview

• فایل سرویس و پیام‌های درخواست/پاسخ را ایجاد کنید Create the Service File and Request/Response Messages

• سرویس ROS (کلینت/سرور) را در پایتون بنویسید Write ROS Service (Client/Server) in Python

• [DEMO] سرویس ROS (کلینت/سرور) را در پایتون بنویسید [DEMO] Write ROS Service (Client/Server) in Python

• [DEMO] نوشتن یک سرویس ROS (کلینت/سرویس) در C++ [DEMO] Writing a ROS Service (Client/Service) in C++

• سرویس Rectangle Aera ROS (با راه حل ویدیویی) Rectangle Aera ROS Service (with video solution)

[جدید] حرکت در ROS (به روز شده با ROS Noetic) [NEW] Motion in ROS (updated with ROS Noetic)

• در مورد این بخش به روز شده توجه کنید Note about this updated section

• بررسی اجمالی برنامه تمیز کردن Cleaning Application Overview

• مرحله 1. موضوعات و پیام های مورد استفاده در برنامه را درک کنید Step 1. Understand Topics and Messages Used in the Application

• کتابخانه ها را در پایتون و سی پلاس پلاس وارد کنید Import the Libraries in Python and C++

• رویکرد تفرقه بیانداز و حکومت کن The Divide and Conquer Approach

• حرکت به خط مستقیم (C++/Python) Move Straight Line (C++/Python)

• [DEMO] حرکت به خط مستقیم (C++/Python) [DEMO] Move Straight Line (C++/Python)

• حرکت چرخشی (C++/Python) Rotate Motion (C++/Python)

• [نمایش] حرکت چرخشی (C++/Python) [Demo] Rotate Motion (C++/Python)

• رفتار به سمت هدف Go-To-Goal Behavior

• [نمایش] رفتار رفتن به هدف [Demo] Go-To-Goal Behavior

• جهت دلخواه را تنظیم کنید Set Desired Orientation

• [نمونه] جهت دلخواه را تنظیم کنید [Demo] Set Desired Orientation

• مسیر مارپیچی Spiral Trajectory

• نسخه ی نمایشی مسیر مارپیچی Spiral Trajectory Demo

• قرار دادن همه با هم: برنامه تمیز کردن Putting All Together: The Cleaning Application

• اجرای چندین گره با یک فایل راه اندازی Running Multiple Nodes with a Launch File

ابزارها و ابزارهای ROS ROS Tools and Utilities

• پیکربندی شبکه ROS ROS Network Configuration

• Launch Files (قسمت اول): اجرای چندین گره با roslaunch Launch Files (Part I): Running multiple nodes with roslaunch

• فایل های راه اندازی (بخش دوم): شامل یک فایل راه اندازی و تعریف پارامترها Launch Files (Part II): including a launch file and define parameters

شروع کار با Turtlebot3 Getting Started with Turtlebot3

• Turtlebot3 Simulator را نصب کنید Install Turtlebot3 Simulator

• مروری بر محیط شبیه سازی Turtlebot3 Overview of Turtlebot3 Simulation Environment

• [نسخه نمایشی] نسخه ی نمایشی ساده با Turtlebot3 [Demo] Simple Demo with Turtlebot3

درک I: دید کامپیوتر در ROS با OpenCV Perception I: Computer Vision in ROS with OpenCV

• بررسی اجمالی OpenCV OpenCV Overview

• [BEFORE ROS-NOETIC] OpenCV را برای ROS (Melodic/Kinetic) نصب کنید [BEFORE ROS-NOETIC] Install OpenCV for ROS (Melodic/Kinetic)

• [جدید] OpenCV را برای ROS Noetic نصب کنید [New] Install OpenCV for ROS Noetic

• نکته اضافی در مورد نصب OpenCV Additional Note about OpenCV installation

• OpenCV: باز کردن/ذخیره فایل های تصویری (Python) OpenCV: Open/Save Image Files (Python)

• OpenCV: پیکسل ها و ساختار تصویر (Python) OpenCV: Pixels and Image Structure (Python)

• OpenCV: رمزگذاری تصویر (Python) OpenCV: Image Encoding (Python)

• OpenCV: ورودی جریان ویدئو (پایتون) OpenCV: Video Streams Input (Python)

• OpenCV: رسم اشکال OpenCV: Drawing Shapes

• CvBridge: پل زدن OpenCV و ROS CvBridge: Bridging OpenCV and ROS

• آستانه گذاری ساده و تطبیقی ​​در OpenCV Simple and Adaptive Thresholding in OpenCV

• فیلتر رنگ در OpenCV (مورد استفاده از توپ تنیس) Color Filtering in OpenCV (Tennis Ball use case)

• تشخیص و پردازش خطوط در OpenCV Contours Detection and Processing in OpenCV

• تشخیص توپ تنیس با استفاده از OpenCV Tennis Ball Detection using OpenCV

• ورودی/خروجی ویدیو OpenCV (C++). OpenCV (C++) 
Video Input/Output

• OpenCV (C++) باز کردن و ذخیره تصاویر OpenCV (C++) 
Open and Save Images

• OpenCV (C++) CvBridge: پل زدن تصاویر بین OpenCV و ROS OpenCV (C++) 
CvBridge: Bridging Images between OpenCV and ROS

• پروژه بینایی کامپیوتر: ردیابی توپ با OpenCV و ROS Computer Vision Project: Ball Tracking with OpenCV and ROS

Perception II: Laser Range Finders (Scanner Laser) Perception II: Laser Range Finders (Laser Scanner)

• برد یاب لیزری چیست؟ What is a Laser Range Finder?

• ویژگی های برد یاب لیزری Laser Range Finders Characteristics

• آزمون فاصله یاب لیزری Laser Range Finders Quiz

• دستگاه های برد یاب لیزری تجاری Commercial Laser Range Finder Devices

• دستگاه های اسکنر لیزری مورد استفاده در تظاهرات Laser Scanner Devices used in Demonstrations

• دوربین Asus Live Pro RGBD را به عنوان اسکنر لیزری وصل کنید Connect Asus Live Pro RGBD Camera as a Laser Scanner

• اسکنر لیزری Hokuyo URG 4LX را با ROS وصل کنید Connect Hokuyo URG 4LX Laser Scanner with ROS

• پیام های اسکن لیزری را در یک فایل کیف ذخیره کنید و آنها را دوباره پخش کنید Save Laser Scan Messages into a Bag File and Replay Them

• یک گره ROS (پایتون) را به عنوان مشترک یک اسکنر لیزری بنویسید Write a ROS Node (Python) as a Subscriber to a Laser Scanner

• یک گره ROS (C++) به عنوان مشترک یک اسکنر لیزری بنویسید Write a ROS Node (C++) as a Subscriber to a Laser Scanner

• Hands on-Activity در اسکنر لیزری Hands on-Activity on Laser Scanner

rosserial: اتصال سخت افزار جدید (Arduino) با ROS rosserial: Connecting new Hardware (Arduino) with ROS

• روسریال چیست؟ What is rosserial?

• آردوینو چیست؟ What is Arduino?

• برد آردوینو Uno Arduino Uno Board

• نمای کلی آردوینو IDE Arduino IDE Overview

• Arduino IDE را نصب و راه اندازی کنید Install and Setup Arduino IDE

• سنسور برد و تنظیم اتصال Range Sensor and Connection Setup

• برنامه نویسی سنسور اولتراسونیک با آردوینو Programming The Ultrasonic Sensor with Arduino

• کتابخانه های rosserial را نصب کنید Install rosserial libraries

• برنامه rosserial Hello World: Arduino ROS Publisher rosserial Hello World application: Arduino ROS Publisher

• برنامه rosserial Blink: مشترک آردوینو ROS rosserial Blink application: Arduino ROS Subscriber

• روسریال با استفاده از سنسور برد آلتراسونیک آردوینو rosserial using Arduino Ultrasonic Range Sensor

جایزه Bonus

• بعدی چیه؟ What is next?

ضمیمه: حرکت در ROS (ویدیوهای قدیمی - اما همچنان قابل اجرا است) Appendix: Motion in ROS (old videos - but still applicable)

• بررسی اجمالی برنامه تمیز کردن Cleaning Application Overview

• حرکت در یک خط مستقیم Moving in a Straight Line

• به چپ و راست بچرخانید Rotate Left and Right

• به مکان هدف بروید Go to Goal Location

• برنامه کنترل و پاکسازی مارپیچ Spiral Control and Clearning Application

• Turtlesim Motion در پایتون Turtlesim Motion in Python

• راه حل تکلیف: حرکت خطی در ROS (پایتون) Assignment Solution: Linear Motion in ROS (Python)

• راه حل تکلیف: حرکت چرخشی در ROS (پایتون) Assignment Solution: Rotation Motion in ROS (Python)

• راه حل تکلیف: حرکت به سمت هدف در ROS (پایتون) Assignment Solution: Go-to-Goal Motion in ROS (Python)

• Turtlebot 2 Robot Motion Turtlebot 2 Robot Motion