前言

随着科技的飞速发展，人工智能(Artificial Intelligence，AI)与机器人技术正在成为人们生活中不可或缺的一部分。在众多的技术革新中，机器人操作系统(Robot Operating System，ROS)以其独特的开放性、灵活性和可扩展性，为智能机器人的研发与应用开辟了新的道路。ROS不仅为开发者提供了一个统一的软件框架，使得不同硬件平台的机器人能够协同工作，而且通过其丰富的库函数和工具集，大大简化了复杂机器人系统的设计与开发过程，被越来越多的商业公司应用到产品研发中。

关于ROS的学习，人们常听到一个说法“入门即放弃”，这是指人们在ROS的入门学习阶段会遇到很多困难。编者结合相关的学习经验和众多学生的反馈，发现ROS“入门难”主要有以下几方面的原因。

第一，学生不熟悉Linux和编程语言。ROS目前使用的主流操作系统平台是Linux(如Ubuntu Linux)，编程语言主要是C++和Python，而多数非计算机专业的学生此前并没有接触过它们。再加上Linux的主要操作都是通过在终端命令行输入指令完成的，与学生日常使用的Windows操作系统有很大区别，这就导致许多学生短期无法熟练使用Linux，而Linux系统和编程语言是ROS开发和运行的基础，不熟悉它们必然会给ROS的学习带来很大障碍。

第二，学生不熟悉ROS的架构，不了解ROS常用文件和文件夹的作用，从而无法正确配置和更改相应文件，致使程序编译过程中频繁报错，从而失去学习兴趣。

第三，目前的ROS相关教程多是基于仿真或某款特定的机器人硬件来展开论述，没有讲清楚仿真机器人与实体机器人之间的区别和联系，以及如何移植和适配，这使得读者看完书后想要搭建自己的机器人平台，或将教程中的软件移植到其他机器人平台上时，会遇到一定的困难。

第四，很多ROS相关图书虽然提供源代码，但是由于ROS程序的运行通常依赖于操作系统环境和程序运行步骤，如果没有视频演示，很可能导致读者在操作时无法得到相应的结果，需要花费较多时间查找具体原因。

针对以上几个问题，本书在内容选取和结构编排上做了针对性的设计，由浅入深、循序渐进地介绍ROS的功能和相应操作流程。本书内容涵盖Ubuntu 20.04的使用、ROS安装及其架构、ROS通信机制、ROS运行管理、ROS常用组件工具、机器人仿真设计、低成本智能机器人综合应用，每个环节都结合了示例程序，并给出源代码和微课视频，方便读者学习。书中通过图示，让抽象的内容立体化、形象化，便于读者阅读并按步骤对照学习和实践。读者只需要拥有一台安装有Ubuntu系统的计算机，了解Linux 的基本操作，具备C++或Python基础，即可使用本书。

编者在编著本书的过程中参阅了大量相关图书，也在网络上搜索了很多资料，在此向各位作者表示感谢。

本书配套PPT课件、教学大纲、实例源代码和微课视频等丰富资源。通过关注微信公众号“书圈”可以下载除微课视频以外的配套资源。扫描封底“文泉云盘防盗码”涂层下的二维码、绑定微信账号之后，即可扫描书中二维码观看微课视频（有二维码的小节已在目录中标出）。

由于编者水平有限，书中不足、疏漏之处在所难免，敬请广大读者批评指正。

编者

2025年1月