Check with seller Hồ Chí Minh => Cần gấp giảng viên lập trình robot dạy về lập trình robot với ROS C++

Chào bạn,

Tôi hiểu bạn đang cần gấp một giảng viên lập trình robot, đặc biệt là về lập trình robot với ROS (Robot Operating System) và C++. Tôi sẽ cung cấp cho bạn một để có thể sử dụng làm tài liệu giảng dạy hoặc tự học.

Hướng dẫn chi tiết Lập trình Robot với ROS C++ (Dành cho người mới bắt đầu)

Mục tiêu:

Hiểu các khái niệm cơ bản về ROS và C++.
Cài đặt và cấu hình môi trường ROS.
Viết các ROS node bằng C++.
Xây dựng các ứng dụng robot đơn giản sử dụng ROS.

Đối tượng:

Sinh viên, kỹ sư có kiến thức cơ bản về lập trình (C++ là một lợi thế).
Người đam mê robot và muốn học về ROS.

Cấu trúc khóa học/tài liệu:

Phần 1: Giới thiệu về ROS

1. ROS là gì?

Định nghĩa ROS (Robot Operating System).
ROS không phải là một hệ điều hành.
Các tính năng chính của ROS:
Phân tán (Distributed)
Dựa trên đồ thị (Graph-based)
Hỗ trợ phần cứng rộng rãi (Hardware Abstraction)
Hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình (Language Support)

2. Kiến trúc ROS:

ROS Master (roscore): Quản lý giao tiếp giữa các node.
Nodes: Các tiến trình thực thi các chức năng cụ thể.
Topics: Kênh giao tiếp một chiều giữa các node (publish/subscribe).
Services: Giao tiếp yêu cầu/phản hồi giữa các node.
Messages: Các kiểu dữ liệu được trao đổi qua topics và services.
Packages: Cách tổ chức mã nguồn và các tài nguyên liên quan.
Workspaces: Nơi chứa các package của bạn.

3. Các công cụ ROS cơ bản:

`roscore`: Khởi động ROS Master.
`rosrun`: Chạy một node cụ thể.
`rosnode`: Quản lý và kiểm tra các node đang chạy.
`rostopic`: Theo dõi và gửi dữ liệu đến các topics.
`rosservice`: Gọi các services.
`rosbag`: Ghi và phát lại dữ liệu ROS.
`rqt_console`: Xem log messages.
`rqt_graph`: Hiển thị đồ thị kết nối giữa các node.

Phần 2: Cài đặt và Cấu hình ROS

1. Chọn phiên bản ROS:

Phiên bản ROS LTS (Long Term Support) được khuyến nghị (ví dụ: Noetic Ninjemys).

2. Cài đặt ROS trên Ubuntu:

Hướng dẫn chi tiết các bước cài đặt từ trang chủ ROS (http://wiki.ros.org/).
Sử dụng `apt-get` để cài đặt các gói ROS.
Ví dụ:
```bash
sudo apt update
sudo apt install ros-noetic-desktop-full
sudo rosdep init
rosdep update
echo source /opt/ros/noetic/setup.bash >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc
```

3. Tạo ROS Workspace:

```bash
mkdir -p ~/catkin_ws/src
cd ~/catkin_ws/src
catkin_init_workspace
cd ~/catkin_ws
catkin_make
echo source ~/catkin_ws/devel/setup.bash >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc
```

4. Kiểm tra cài đặt:

Chạy `roscore` trong một terminal.
Chạy `rosrun turtlesim turtlesim_node` trong một terminal khác.
Chạy `rosrun turtlesim turtle_teleop_key` trong một terminal khác để điều khiển turtle bằng bàn phím.

Phần 3: Lập trình ROS Node với C++

1. Tạo ROS Package:

```bash
cd ~/catkin_ws/src
catkin_create_pkg my_package roscpp rospy std_msgs
```
`my_package`: Tên package của bạn.
`roscpp`: Thư viện C++ của ROS.
`rospy`: Thư viện Python của ROS (nếu bạn muốn sử dụng Python).
`std_msgs`: Chứa các kiểu message tiêu chuẩn.

2. Cấu trúc Package:

`src/`: Chứa mã nguồn C++.
`include/my_package/`: Chứa header files.
`CMakeLists.txt`: File cấu hình build.
`package.xml`: File mô tả package.

3. Viết ROS Node cơ bản (Publisher và Subscriber):

Ví dụ Publisher (talker.cpp):

```cpp
include ros/ros.h
include std_msgs/String.h
include

int main(int argc, char **argv) {
ros::init(argc, argv, talker);
ros::NodeHandle n;
ros::Publisher chatter_pub = n.advertise(chatter, 1000);
ros::Rate loop_rate(10);

int count = 0;
while (ros::ok()) {
std_msgs::String msg;
std::stringstream ss;
ss << hello world << count;
msg.data = ss.str();

ROS_INFO(%s, msg.data.c_str());
chatter_pub.publish(msg);

ros::spinOnce();
loop_rate.sleep();
++count;
}
return 0;
}
```

Ví dụ Subscriber (listener.cpp):

```cpp
include ros/ros.h
include std_msgs/String.h

void chatterCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg) {
ROS_INFO(I heard: [%s], msg->data.c_str());
}

int main(int argc, char **argv) {
ros::init(argc, argv, listener);
ros::NodeHandle n;
ros::Subscriber sub = n.subscribe(chatter, 1000, chatterCallback);
ros::spin();
return 0;
}
```

4. Cấu hình `CMakeLists.txt`:

```cmake
cmake_minimum_required(VERSION 2.8.3)
project(my_package)

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS roscpp std_msgs)

catkin_package(
INCLUDE_DIRS include
LIBRARIES ${PROJECT_NAME}
CATKIN_DEPENDS roscpp std_msgs
)

include_directories(
include
${catkin_INCLUDE_DIRS}
)

add_executable(talker src/talker.cpp)
target_link_libraries(talker ${catkin_LIBRARIES})

add_executable(listener src/listener.cpp)
target_link_libraries(listener ${catkin_LIBRARIES})
```

5. Cấu hình `package.xml`:

```xml


my_package
0.0.0
My first ROS package

Your Name
BSD

catkin
roscpp
std_msgs
roscpp
std_msgs
roscpp
std_msgs




```

6. Build và Chạy:

```bash
cd ~/catkin_ws
catkin_make
source devel/setup.bash
rosrun my_package talker
rosrun my_package listener
```

Phần 4: Các Khái niệm Nâng cao

1. Services:

Định nghĩa Service.
Tạo Service Definition (.srv).
Viết Service Server và Client bằng C++.
Ví dụ: Service cộng hai số.

2. Messages:

Định nghĩa Message.
Tạo Message Definition (.msg).
Sử dụng custom messages trong các node.
Ví dụ: Message chứa thông tin về vị trí robot.

3. Parameters:

Sử dụng parameter server để cấu hình các node.
Đặt và lấy parameters từ command line và code.
Ví dụ: Cấu hình tốc độ robot.

4. TF (Transformations):

Quản lý các hệ tọa độ khác nhau trong robot.
Publish và subscribe transformations.
Sử dụng `tf` library.
Ví dụ: Chuyển đổi tọa độ giữa camera và base của robot.

5. Launch Files:

Sử dụng launch files để khởi động nhiều node cùng lúc.
Cấu hình parameters và namespaces trong launch files.
Ví dụ: Khởi động turtlesim và teleop node bằng một launch file.

Phần 5: Các Ứng dụng Robot Đơn giản

1. Điều khiển Robot TurtleSim:

Viết node điều khiển turtle bằng bàn phím.
Viết node điều khiển turtle tự động di chuyển theo hình vuông.

2. Đọc Dữ liệu Sensor (Ví dụ: Laser Scan):

Mô phỏng laser scanner trong Gazebo.
Viết node đọc dữ liệu laser scan và hiển thị trên màn hình.

3. Điều khiển Robot Thực (Nếu có):

Kết nối với robot thực (ví dụ: TurtleBot).
Điều khiển robot di chuyển và thực hiện các tác vụ đơn giản.

Phần 6: Các Thư viện và Công cụ Hỗ trợ

1. ROS Navigation Stack:

Giới thiệu về Navigation Stack.
Cấu hình và sử dụng Navigation Stack để điều hướng robot.

2. Gazebo:

Sử dụng Gazebo để mô phỏng robot.
Tạo models robot và môi trường.

3. RViz:

Sử dụng RViz để trực quan hóa dữ liệu ROS.
Hiển thị laser scan, map, path, robot model.

4. OpenCV:

Sử dụng OpenCV để xử lý ảnh từ camera.
Nhận diện vật thể và thực hiện các tác vụ thị giác máy tính.

5. PCL (Point Cloud Library):

Sử dụng PCL để xử lý dữ liệu point cloud từ laser scanner hoặc stereo camera.
Lọc, phân đoạn và nhận diện đối tượng trong point cloud.

Bài tập và Dự án:

Bài tập:

Viết publisher và subscriber cơ bản.
Tạo service và client.
Sử dụng parameters.
Publish và subscribe transformations.
Viết launch file.

Dự án:

Điều khiển robot di chuyển đến một vị trí cụ thể.
Tránh chướng ngại vật sử dụng laser scanner.
Nhận diện vật thể bằng camera.
Xây dựng map môi trường sử dụng SLAM.

Lời khuyên:

Thực hành thường xuyên.
Đọc tài liệu ROS (http://wiki.ros.org/).
Tham gia cộng đồng ROS.
Tìm hiểu các package ROS có sẵn.

Lưu ý:

Đây chỉ là một hướng dẫn tổng quan. Bạn có thể điều chỉnh nội dung và độ sâu của từng phần tùy thuộc vào trình độ của học viên và thời gian của khóa học. Chúc bạn thành công!

Để tìm giảng viên phù hợp, bạn có thể:

Liên hệ với các trường đại học, cao đẳng có chuyên ngành liên quan đến robot, tự động hóa, hoặc khoa học máy tính.

Đăng tin tuyển dụng trên các trang web việc làm, diễn đàn về robot, AI.

Tìm kiếm trên #cantuyen và các mạng xã hội chuyên nghiệp khác.

Khi phỏng vấn ứng viên, hãy tập trung vào kinh nghiệm thực tế của họ với ROS và C++, khả năng truyền đạt kiến thức, và sự nhiệt tình với công việc.

Hy vọng hướng dẫn này hữu ích cho bạn! Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào khác, đừng ngần ngại hỏi.

Contact seller Share

Comments