آموزش خودرانی و ROS 2 - با انجام دادن بیاموزید! کیلومتر شماری و کنترل

سرفصل ها و درس ها

معرفی Introduction

• انگیزه دوره Course Motivation

• برنامه خودران The Self-Driving Program

• ارائه دوره Course Presentation

• با معلم خود آشنا شوید Meet your Teacher

• [EXTRA]: شغل توسعه دهنده نرم افزار روباتیک خود را تقویت کنید [EXTRA]: Boost your Robotics Software Developer Career

• بیشترین بهره را از دوره ببرید Get the Most out of the Course

• مواد درسی Course Material

برپایی Setup

• اوبونتو را روی ماشین مجازی نصب کنید Install Ubuntu on Virtual Machine

• اوبونتو را روی Dual Boot نصب کنید Install Ubuntu on Dual Boot

• <LAB>ROS 2</LAB> را نصب کنید <LAB>Install ROS 2</LAB>

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

مقدمه ای بر ROS 2 Introduction to ROS 2

• چرا یک 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 سخت افزار Hardware Abstraction

• کنترل دستگاه سطح پایین Low-Level Device Control

• پیام رسانی بین فرآیند Messaging Between Process

• مدیریت بسته Package Management

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

• مقدمه ای بر ROS 2 Introduction to ROS 2

• <LAB>یک فضای کاری ایجاد و فعال کنید</LAB> <LAB>Create and Activate a Workspace</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

حرکت Locomotion

• حرکت روبات Robot Locomotions

• ربات های موبایل Mobile Robots

• اثرات اصطکاک Friction Effects

• توضیحات ربات Robot Description

• URDF URDF

• <LAB>مدل URDF را ایجاد کنید</LAB> <LAB>Create the URDF Model</LAB>

• رویز 2 Rviz 2

• مولفه های Parameters

• <PY>پارامترها</PY> <PY>Parameters</PY>

• <C++>پارامترها</C++> <C++>Parameters</C++>

• <LAB>CLI پارامتر ROS 2</LAB> <LAB>ROS 2 Parameter CLI</LAB>

• URDF و پارامترها URDF and Parameters

• <LAB>روبات را تجسم کنید</LAB> <LAB>Visualize the Robot</LAB>

• فایل ها را راه اندازی کنید Launch Files

• <LAB>روبات را با فایل های راه اندازی تجسم کنید</LAB> <LAB>Visualize the Robot with Launch Files</LAB>

• یک قوطی در بالای ربات خود اضافه کنید Add a Can on top of your Robot

• گازبو Gazebo

• <LAB>روبات را شبیه سازی کنید</LAB> <LAB>Simulate the Robot</LAB>

• <LAB>شبیه سازی را راه اندازی کنید</LAB> <LAB>Launch the Simulation</LAB>

کنترل Control

• کنترل ROS 2 ROS 2 Control

• انواع کنترل Control Types

• <LAB>ros2_control با Gazebo</LAB> <LAB>ros2_control with Gazebo</LAB>

• فایل پیکربندی YAML YAML Configuration File

• <LAB>پیکربندی ros2_control</LAB> <LAB>Configure ros2_control</LAB>

• <LAB>کنترل کننده را راه اندازی کنید</LAB> <LAB>Launch the Controller</LAB>

• <LAB>ros2_control CLI</LAB> <LAB>ros2_control CLI</LAB>

سینماتیک Kinematics

• ربات سینماتیک Robot Kinematics

• ژست یک ربات موبایل Pose of a Mobile Robot

• وکتور ترجمه Translation Vector

• <LAB>معرفی Turtlesim</LAB> <LAB>Introduction to Turtlesim</LAB>

• <PY>بردار ترجمه</PY> <PY>Translation Vector</PY>

• <C++>بردار ترجمه</C++> <C++>Translation Vector</C++>

• ماتریس چرخش Rotation Matrix

• <PY>ماتریس چرخش</PY> <PY>Rotation Matrix</PY>

• <C++>ماتریس چرخش</C++> <C++>Rotation Matrix</C++>

• ماتریس تبدیل Transformation Matrix

سینماتیک دیفرانسیل Differential Kinematics

• سینماتیک دیفرانسیل Differential Kinematics

• سرعت ربات موبایل Velocity of a Mobile Robot

• سرعت خطی Linear Velocity

• سرعت زاویهای Angular Velocity

• سرعت در قاب جهانی Velocity in World Frame

• سینماتیک رو به جلو دیفرانسیل Differential Forward Kinematics

• کنترل کننده سرعت ساده Simple Speed Controller

• <PY>کنترل کننده سرعت ساده</PY> <PY>Simple Speed Controller</PY>

• <C++>کنترل کننده سرعت ساده</C++> <C++>Simple Speed Controller</C++>

• <LAB>کنترل کننده ساده را راه اندازی کنید</LAB> <LAB>Launch the Simple Controller</LAB>

• <LAB>کار از راه دور با جوی استیک</LAB> <LAB>Teleoperating with Joystick</LAB>

• <LAB>استفاده از diff_drive_controller</LAB> <LAB>Using the diff_drive_controller</LAB>

کتابخانه TF2 TF2 Library

• کتابخانه TF2 The TF2 Library

• عملیات با تبدیل Operations with Transformations

• تبدیل استاتیک و دینامیک Static and Dynamic Transformations

• <PY>پخش کننده ساده TF2 استاتیک</PY> <PY>Simple TF2 Static Broadcaster</PY>

• <C++>پخش کننده ساده TF2 Static</C++> <C++>Simple TF2 Static Broadcaster</C++>

• <PY>پخش کننده ساده TF2</PY> <PY>Simple TF2 Broadcaster</PY>

• <C++>پخش کننده ساده TF2</C++> <C++>Simple TF2 Broadcaster</C++>

• خدمات ROS 2 ROS 2 Services

• <PY>سرویس دهنده</PY> <PY>Service Server</PY>

• <C++>سرویس سرویس</C++> <C++>Service Server</C++>

• <PY>سرویس گیرنده</PY> <PY>Service Client</PY>

• <C++>سرویس سرویس گیرنده</C++> <C++>Service Client</C++>

• <PY>شنونده TF2 ساده</PY> <PY>Simple TF2 Listener</PY>

• <C++>شنونده ساده TF2</C++> <C++>Simple TF2 Listener</C++>

• بازنمایی زاویه Angle Rapresentations

• زوایای اویلر Euler Angles

• کواترنیون Quaternion

• <PY>اویلر به کواترنیون</PY> <PY>Euler to Quaternion</PY>

• <C++>اویلر به کواترنیون</C++> <C++>Euler to Quaternion</C++>

• <LAB>ابزارهای TF2</LAB> <LAB>TF2 Tools</LAB>

کیلومتر شماری Odometry

• ربات کجاست؟ Where is the Robot?

• چالش محلی سازی محلی The Local Localization Challenge

• کیلومتر شماری چرخ Wheel Odometry

• سینماتیک معکوس دیفرانسیل Differential Inverse Kinematics

• <PY>سینماتیک معکوس دیفرانسیل</PY> <PY>Differential Inverse Kinematic</PY>

• <C++>سینماتیک معکوس دیفرانسیل</C++> <C++>Differential Inverse Kinematic</C++>

• کیلومتر شماری چرخ - موقعیت Wheel Odometry - Position

• کیلومتر شماری چرخ - جهت گیری Wheel Odometry - Orientation

• <PY> کیلومتر شماری چرخ</PY> <PY>Wheel Odometry</PY>

• <C++> کیلومتر شماری چرخ</C++> <C++>Wheel Odometry</C++>

• <PY>پیام کیلومتر شماری را منتشر کنید</PY> <PY>Publish Odometry Message</PY>

• <C++>پیام کیلومتر شماری را منتشر کنید</C++> <C++>Publish Odometry Message</C++>

• مسیر ربات را رسم کنید Draw the Robot's Trajectory

• <PY>تبدیل کیلومتر شماری پخش</PY> <PY>Broadcast Odometry Transform</PY>

• <C++>تبدیل کیلومتر شماری پخش</C++> <C++>Broadcast Odometry Transform</C++>

احتمال برای رباتیک Probability for Robotics

• انگیزه Motivation

• متغیرهای تصادفی Random Variables

• احتمال شرطی Conditional Probability

• توزیع های احتمال Probability Distributions

• توزیع های گاوسی Gaussian Distributions

• قضیه احتمال کل Total Probability Theorem

• قانون بیز Bayes Rule

• نویز سنسور Sensor Noise

• <PY>افزودن نویز به حرکت ربات</PY> <PY>Adding Noise to Robot Motion</PY>

• <C++>افزودن نویز به حرکت روبات</C++> <C++>Adding Noise to Robot Motion</C++>

• <LAB>کنترل کننده نویز را راه اندازی کنید</LAB> <LAB>Launch Noisy Controller</LAB>

• <LAB>مقایسه کیلومتر شمار</LAB> <LAB>Odometry Comparison</LAB>

فیوژن سنسور Sensor Fusion

• مزایای داشتن سنسورهای چندگانه Advantages of having Multiple Sensors

• ژیروسکوپ Gyroscope

• شتاب سنج و IMU Accelerometer and IMU

• <LAB>شبیه سازی حسگر IMU</IMU> <LAB>Simulate IMU Sensor</IMU>

• فیلتر کالمن Kalman Filter

• <PY>راه اندازی فیلتر</PY> <PY>Filter Initialization</PY>

• <C++>راه اندازی فیلتر</C++> <C++>Filter Initialization</C++>

• به روز رسانی اندازه گیری Measurement Update

• <PY>به روز رسانی اندازه گیری</PY> <PY>Measurement Update</PY>

• <C++>به روز رسانی اندازه گیری<C++> <C++>Measurement Update<C++>

• پیش بینی وضعیت State Prediction

• <PY>پیش‌بینی وضعیت</PY> <PY>State Prediction</PY>

• <C++>پیش‌بینی وضعیت</C++> <C++>State Prediction</C++>

• <LAB>محلی سازی با فیلتر Kalman</LAB> <LAB>Localization with Kalman Filter</LAB>

• فیلتر کالمن توسعه یافته (EKF) Extended Kalman Filter (EKF)

• <PY>بازنشر IMU</PY> <PY>IMU Republisher</PY>

• <C++>بازنشر IMU</C++> <C++>IMU Republisher</C++>

• <LAB> Fusion حسگر با محل یابی_ربات</LAB> <LAB>Sensor Fusion with robot_localization</LAB>

ربات را بسازید Build the Robot

• مکانیک و الکترونیک Mechanics and Electronics

• آنچه شما قرار است نیاز داشته باشید What you are going to need

• آردوینو و ROS 2 Arduino and ROS 2

• <HWLAB>گره ناشر با آردوینو</HWLAB> <HWLAB>Publisher Node with Arduino</HWLAB>

• <PY>گره ناشر با آردوینو</PY> <PY>Publisher Node with Arduino</PY>

• <C++>Publisher Node با آردوینو</C++> <C++>Publisher Node with Arduino</C++>

• <HWLAB>آزمایش گره ناشر با آردوینو</HWLAB> <HWLAB>Test Publisher Node with Arduino</HWLAB>

• <HWLAB>گره مشترک با آردوینو</HWLAB> <HWLAB>Subscriber Node with Arduino</HWLAB>

• <PY>گره مشترک با آردوینو</PY> <PY>Subscriber Node with Arduino</PY>

• <C++>گره مشترک با آردوینو</C++> <C++>Subscriber Node with Arduino</C++>

• <HWLAB>آزمایش گره مشترک با آردوینو</HWLAB> <HWLAB>Test Subscriber Node with Arduino</HWLAB>

• <HWLAB>موتورهای DC با آردوینو</HWLAB> <HWLAB>DC Motors with Arduino</HWLAB>

• <HWLAB>رمزگذارها با آردوینو</HWLAB> <HWLAB>Encoders with Arduino</HWLAB>

• گره های چرخه حیات ROS 2 ROS 2 Lifecycle Nodes

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

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

• <C++>رابط ros2_control - اعلامیه</C++> <C++>ros2_control Interface - Declaration</C++>

• <C++>رابط ros2_control - تعریف</C++> <C++>ros2_control Interface - Definition</C++>

• <C++>رابط ros2_control - پلاگین</C++> <C++>ros2_control Interface - Plugin</C++>

• <LAB>رابط ros2_control - پیکربندی</LAB> <LAB>ros2_control Interface - Configure</LAB>

• <HWLAB>کنترل ربات با آردوینو</HWLAB> <HWLAB>Robot Control with Arduino</HWLAB>

• <HWLAB>روبات کامل را راه اندازی کنید</HWLAB> <HWLAB>Launch the Complete Robot</HWLAB>

نتیجه گیری Conclusions

• خلاصه Recap

• بعد چه می شود؟ What's Next?

• سخنرانی جایزه BONUS Lecture