Roboty wkraczają do różnych dziedzin naszego życia, więc robotyka nabiera coraz większego znaczenia. Nauka o robotach, ich budowaniu i programowaniu jest dość złożoną, ale fascynującą dziedziną. Jej opanowanie wymaga wysiłku, jednak aby zaprojektować łatwy do wykorzystania interfejs, wystarczy posłużyć się kilkoma programami narzędziowymi oraz językiem Python. W ten sposób można zaprojektować zachowania robota, określić, w jaki sposób będzie zmierzał do celu, reagował na sygnały otaczającego świata, czy sprawić, by oczekiwał na instrukcje.

Dzięki tej książce można się nauczyć, jak z wykorzystaniem języka Python oraz kilku popularnych frameworków stosowanych w robotyce, takich jak system ROS, budować autonomiczne roboty mobilne. Omówiono w niej również inne frameworki programistyczne, w tym również te dla Pythona. Aby równocześnie pokazać praktyczne wykorzystanie przedstawianego materiału, omówiono krok po kroku proces budowania robota-służącego ChefBot, który na przykład może podawać posiłki w domu, hotelu czy restauracji.

W tej książce przedstawiono:

• zwięzłe podstawy robotyki i zasady projektowania oprogramowania robotów,
• aspekty projektowania CAD 2D i 3D z wykorzystaniem programów LibreCAD i Blender,
• budowanie modeli 3D z wykorzystaniem API Blender dla Pythona,
• zagadnienia sprzętowej warstwy projektowania robota,
• zasady obsługi sensorów robotów, w tym programowanie sensorów wizji,
• obsługę rozpoznawania mowy i syntezę mowy z wykorzystaniem Pythona i ROS,
• implementację sztucznej inteligencji za pomocą Pythona,
• zagadnienie testowania i kalibrowania robota.

Przekonaj się, jak fascynujące jest programowanie robotów!

---

Lentin Joseph — inżynier elektroniki, entuzjasta robotyki i ekspert w dziedzinie systemów wbudowanych. Szczególnie interesuje się robotyką, przetwarzaniem obrazu i zastosowaniem języka Python w programowaniu robotów. Jest również znawcą wielu platform oprogramowania robotów, takich jak system ROS (ang. Robot Operating system), V-REP i Actin. Biegle posługuje się bibliotekami przetwarzania obrazu, w tym OpenCV, OpenNI i PCL. Specjalizuje się również w dziedzinie projektowania 3D i programowania systemów wbudowanych na platformach Arduino i Launchpad Stellaris. Jest właścicielem firmy Qbotics Labs zajmującej się rozwijaniem robotyki i jej zastosowaniami w wielu dziedzinach.

 

Osoby które kupowały "Nauka robotyki z językiem Python", wybierały także:

• Flask. Kurs video. Od pierwszej linijki kodu do praktycznego zastosowania 119,00 zł, (47,60 zł -60%)
• Python na start. Kurs video. Tw 99,00 zł, (39,60 zł -60%)
• Python. Kurs video. Programowanie asynchroniczne 97,32 zł, (39,90 zł -59%)
• Sztuczna inteligencja w Azure. Kurs video. Uczenie maszynowe i Azure Machine Learning Service 198,98 zł, (89,54 zł -55%)
• Django w pigu 89,00 zł, (40,05 zł -55%)

• 
• 
• 
• 
• 

Spis treści

Nauka robotyki z językiem Python -- spis treści

O autorze (11)

O recenzentach (13)

Przedmowa (15)

Rozdział 1. Wprowadzenie do robotyki (19)

• Czym jest robot? (20)
  • Historia terminu "robot" (20)
  • Współczesna definicja robota (22)
• Skąd pochodzą roboty? (25)
• Co można znaleźć w robocie? (28)
  • Ciało fizyczne (29)
  • Sensory (29)
  • Efektory (29)
  • Kontrolery (30)
• Jak budujemy robota? (31)
  • Sterowanie reaktywne (31)
  • Sterowanie hierarchiczne (deliberatywne) (31)
  • Sterowanie hybrydowe (32)
• Podsumowanie (33)

Rozdział 2. Projekt mechaniki robota usługowego (35)

• Wymagania dla robota usługowego (36)
• Mechanizm napędowy robota (36)
  • Wybór silników i kół (36)
  • Podsumowanie projektu (38)
  • Projekt podwozia robota (38)
• Instalacja oprogramowania LibreCAD, Blender i MeshLab (40)
  • Instalacja programu LibreCAD (40)
  • Instalacja programu Blender (40)
  • Instalacja programu MeshLab (41)
• Tworzenie rysunku CAD 2D robota z wykorzystaniem programu LibreCAD (41)
  • Projekt płyty bazowej (43)
  • Projekt biegunów płyty bazowej (44)
  • Projekt kół, silnika i uchwytów silnika (45)
  • Projekt kół kastora (47)
  • Projekt płyty środkowej (47)
  • Projekt płyty górnej (48)
• Praca z modelem 3D robota z wykorzystaniem programu Blender (48)
  • Wykorzystanie skryptów Pythona w programie Blender (49)
  • Wprowadzenie do API Pythona programu Blender (50)
  • Skrypt modelu robota w Pythonie (51)
• Pytania (56)
• Podsumowanie (56)

Rozdział 3. Symulacja robota z wykorzystaniem systemów ROS i Gazebo (59)

• Symulacja robota (59)
  • Modelowanie matematyczne robota (62)
  • Wprowadzenie do ROS i Gazebo (69)
  • Instalacja systemu ROS Indigo w systemie Ubuntu 14.04.2 (72)
  • Symulacja robotów ChefBot i TurtleBot w środowisku hotelu (96)
• Pytania (100)
• Podsumowanie (101)

Rozdział 4. Projektowanie sprzętu robota ChefBot (103)

• Specyfikacje sprzętu robota ChefBot (104)
• Schemat blokowy robota (104)
  • Silnik i enkoder (104)
  • Sterownik silnika (106)
  • Płyta wbudowanego kontrolera (109)
  • Sensory ultradźwiękowe (110)
  • Inercyjna jednostka pomiarowa (112)
  • Kinect (113)
  • Centralna jednostka obliczeniowa (114)
  • Głośniki i mikrofon (115)
  • Zasilacz (akumulator) (115)
• Opis działania sprzętu robota ChefBot (115)
• Pytania (118)
• Podsumowanie (118)

Rozdział 5. Aktuatory i enkodery kół (119)

• Podłączenie motoreduktora DC z kontrolerem Tiva C LaunchPad (120)
  • Robot kołowy z napędem różnicowym (122)
  • Instalacja IDE Energia (123)
  • Kod interfejsu (126)
• Podłączenie enkodera kwadraturowego do kontrolera Tiva C LaunchPad (130)
  • Przetwarzanie danych enkodera (131)
  • Kod interfejsu z enkoderem kwadraturowym (134)
• Praca z aktuatorami Dynamixel (137)
• Pytania (140)
• Podsumowanie (141)

Rozdział 6. Wykorzystanie sensorów (143)

• Ultradźwiękowe sensory odległości (143)
  • Podłączenie modułu HC-SR04 z kontrolerem Tiva C LaunchPad (144)
• Sensory odległości na podczerwień (149)
• Inercyjne jednostki pomiarowe (IMU) (152)
  • Nawigacja inercyjna (152)
  • Połączenie sensora MPU 6050 z kontrolerem Tiva C LaunchPad (154)
  • Kod interfejsu w środowisku Energia (156)
• Kod interfejsu sensora MPU 6050 z kontrolerem Launchpad z wykorzystaniem DMP w środowisku Energia (159)
• Pytania (164)

Rozdział 7. Programowanie sensorów wizji z wykorzystaniem języka Python i systemu ROS (165)

• Lista sensorów wizji dla robota i bibliotek przetwarzania obrazu (166)
• Wprowadzenie do OpenCV, OpenNI oraz PCL (169)
  • Czym jest OpenCV? (170)
  • Co to jest OpenNI? (174)
  • Co to jest PCL? (175)
• Programowanie sensora Kinect za pomocą języka Python z wykorzystaniem ROS, OpenCV i OpenNI (176)
  • Jak uruchomić sterownik OpenNI? (176)
  • Interfejs ROS do biblioteki OpenCV (177)
• Przetwarzanie chmur punktów z wykorzystaniem sensora Kinect, systemu ROS oraz bibliotek OpenNI i PCL (182)
  • Otwieranie urządzenia i generowanie chmury punktów (182)
• Konwersja chmury punktów na dane skanu laserowego (183)
• Wykorzystanie techniki SLAM z systemem ROS i sensorem Kinect (185)
• Pytania (186)
• Podsumowanie (186)

Rozdział 8. Rozpoznawanie i synteza mowy z wykorzystaniem systemu ROS i języka Python (187)

• Rozpoznawanie mowy (188)
  • Schemat blokowy systemu rozpoznawania mowy (188)
  • Biblioteki rozpoznawania mowy (189)
  • Windows Speech SDK (190)
  • Synteza mowy (190)
  • Biblioteki syntezy mowy (191)
• Rozpoznawanie i synteza mowy w systemie Ubuntu 14.04.2 z wykorzystaniem języka Python (192)
  • Konfiguracja biblioteki Pocket Sphinx i jej wrapperów dla języka Python w systemie Ubuntu 14.04.2 (192)
  • Wykorzystanie wrappera biblioteki Pocket Sphinx do języka Python w systemie Ubuntu 14.04.2 (193)
  • Wyjście (194)
• Rozpoznawanie mowy w czasie rzeczywistym z wykorzystaniem biblioteki Pocket Sphinx, frameworka GStreamer i języka Python w systemie Ubuntu 14.04.2 (195)
• Rozpoznawanie mowy za pomocą narzędzia Julius i języka Python w systemie Ubuntu 14.04.2 (198)
  • Instalacja narzędzia rozpoznawania mowy Julius i modułu języka Python (198)
  • Kod klienta Python-Julius (199)
  • Poprawianie dokładności rozpoznawania mowy w Pocket Sphinx i Julius (200)
  • Konfiguracja syntezatorów eSpeak i Festival w systemie Ubuntu 14.04.2 (201)
• Rozpoznawanie i synteza mowy z wykorzystaniem języka Python w systemie Windows (202)
  • Instalacja pakietu Speech SDK (202)
• Rozpoznawanie mowy w systemie ROS Indigo z wykorzystaniem języka Python (203)
  • Instalacja pakietu pocketsphinx w systemie ROS Indigo (203)
• Synteza mowy w systemie ROS Indigo z wykorzystaniem języka Python (204)
• Pytania (206)
• Podsumowanie (206)

Rozdział 9. Zastosowanie mechanizmów sztucznej inteligencji w robocie ChefBot za pośrednictwem języka Python (207)

• Schemat blokowy systemu komunikacji w robocie ChefBot (208)
• Wprowadzenie do AIML (209)
  • Wprowadzenie do znaczników AIML (209)
• Wprowadzenie do PyAIML (212)
  • Instalacja modułu PyAIML w systemie Ubuntu 14.04.2 (213)
  • Instalacja modułu PyAIML z kodu źródłowego (213)
• Przetwarzanie formatu AIML z poziomu języka Python (213)
  • Załadowanie pojedynczego pliku AIML za pośrednictwem argumentu wiersza polecenia (215)
• Wykorzystanie plików AIML robota A.L.I.C.E. (216)
  • Ładowanie plików AIML do pamięci (216)
  • Ładowanie plików AIML i zapisywanie ich do plików .brn (217)
  • Ładowanie plików AIML i plików .brn za pomocą metody bootstrap (218)
• Integracja biblioteki PyAIML z systemem 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)
• Pytania (225)
• Podsumowanie (225)

Rozdział 10. Integracja sprzętu i programowanie robota ChefBot z wykorzystaniem języka Python (227)

• Budowa sprzętu robota ChefBot (228)
• Konfiguracja komputera PC robota ChefBot i ustawienie pakietów systemu ROS (232)
• Interfejs sensorów robota ChefBot z kontrolerem Tiva C LaunchPad (233)
  • Wbudowany kod robota ChefBot (234)
• Sterownik systemu ROS dla robota ChefBot w języku Python (236)
• Pliki startowe systemu ROS dla robota ChefBot (241)
• Korzystanie z plików startowych i węzłów robota ChefBot z poziomu języka Python (242)
  • Wykorzystanie algorytmu SLAM w systemie ROS do zbudowania mapy pomieszczenia (248)
  • Lokalizacja i nawigacja w systemie ROS (250)
• Pytania (251)
• Podsumowanie (251)

Rozdział 11. Projektowanie GUI dla robota za pomocą biblioteki Qt oraz języka Python (253)

• Instalacja frameworka Qt w systemie Ubuntu 14.04.2 LTS (254)
• Korzystanie z wrappera frameworka Qt dla języka Python (254)
  • PyQt (255)
  • PySide (255)
• Korzystanie z wrapperów PyQt oraz PySide (256)
  • Wprowadzenie do programu Qt Designer (256)
  • Sygnały i gniazda Qt (258)
  • Konwersja pliku UI na kod w języku Python (260)
  • Dodawanie definicji gniazda do kodu PyQt (260)
  • Uruchomienie aplikacji GUI Witaj świecie (262)
• Interfejs GUI sterowania robotem ChefBot (263)
  • Instalacja i korzystanie z narzędzia rqt w systemie Ubuntu 14.04.2 LTS (269)
• Pytania (271)
• Podsumowanie (271)

Rozdział 12. Kalibracja i testowanie robota ChefBot (273)

• Kalibrowanie sensora Xbox Kinect z wykorzystaniem systemu ROS (273)
  • Kalibracja kamery RGB sensora Kinect (274)
  • Kalibracja kamery podczerwieni sensora Kinect (277)
• Kalibracja odometrii kół (279)
  • Analiza błędów odometrii kół (279)
  • Korekcja błędów (280)
• Kalibracja sensora MPU 6050 (281)
• Testowanie robota za pomocą interfejsu GUI (282)
  • Zalety i wady nawigacji w systemie ROS (285)
• Pytania (285)
• Podsumowanie (285)

Skorowidz (287)