前言

很多正在學(xué)習(xí)ROS的小伙伴都有這樣的困惑：學(xué)了ROS可以做什么？我該從哪一步開(kāi)始？什么姿勢(shì)入門(mén)最適合自己？迷茫混亂的時(shí)候若是有人指明方向就更好了。

這不就來(lái)了：古月居針對(duì)部分對(duì)該職業(yè)方向有意向/正在學(xué)習(xí)的小伙伴，分析了北京、上海、江蘇等多地公司的崗位招聘要求，為各位規(guī)劃出一條清晰、全面、系統(tǒng)的ROS開(kāi)發(fā)工程師養(yǎng)成之路，希望看完能讓小伙伴們對(duì)該職業(yè)的學(xué)習(xí)路徑有更加清晰的認(rèn)知，用最容易的姿勢(shì)走上ROS開(kāi)發(fā)工程師的道路！

二、“攻略“總方案

首先一起來(lái)看看整個(gè)“攻略“（學(xué)習(xí)路線(xiàn)）的總覽（如圖1），針對(duì)不同公司產(chǎn)品的應(yīng)用場(chǎng)景提出的對(duì)應(yīng)招聘需求，我們將整個(gè)學(xué)習(xí)路徑采取先通識(shí)課后專(zhuān)業(yè)課的攻略模式。通識(shí)課部分為編程能力→軟件開(kāi)發(fā)→機(jī)器人通用理論與技術(shù)，主要為了提高大家的基本認(rèn)知和技術(shù)基礎(chǔ)，至此你已經(jīng)入門(mén)ROS開(kāi)發(fā)，新手任務(wù)get，具備了基本任職資格。當(dāng)然，為了更好地匹配心儀公司的崗位，提升個(gè)人競(jìng)爭(zhēng)力，你還需要get相關(guān)專(zhuān)業(yè)課（工業(yè)機(jī)器人、移動(dòng)機(jī)器人、無(wú)人機(jī)三大類(lèi)）學(xué)習(xí)，不斷進(jìn)階！

圖1 線(xiàn)路總覽

三、第一關(guān)：通識(shí)課程

“工欲善其事，必先利其器?！?，下面按照學(xué)習(xí)順序展開(kāi)通識(shí)課程攻略版圖，讓我們一步步入門(mén)ROS開(kāi)發(fā)。

3.1 編程能力

C++與Python進(jìn)行ROS開(kāi)發(fā)的常用語(yǔ)言，古月居為大家篩選了普適的的視頻課程資源，小白可以從頭進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，有一定基礎(chǔ)的同學(xué)可以針對(duì)薄弱點(diǎn)進(jìn)行鞏固。鏈接如下：

C++：

https://www.bilibili.com/video/BV1et411b73Z?from=search&seid=7599566888210019373

Python：

https://www.bilibili.com/video/BV1c4411e77t?from=search&seid=11983732368546479265

3.2 軟件開(kāi)發(fā)

ROS開(kāi)發(fā)工程師負(fù)責(zé)基于ROS系統(tǒng)的產(chǎn)品（如AGV小車(chē)）軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、集成和代碼測(cè)試。這就需要熟悉嵌入式Linux操作系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法，網(wǎng)絡(luò)編程、進(jìn)程通信、多線(xiàn)程編程有一定理解。針對(duì)軟件開(kāi)發(fā)能力的培養(yǎng)，我們給出如下學(xué)習(xí)路線(xiàn)和相關(guān)學(xué)習(xí)資源：

⑴數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法

https://www.bilibili.com/video/BV1nJ411V7bd?from=search&seid=18196752642549138919

⑵軟件工程

https://www.bilibili.com/video/BV1Vt411V72G?from=search&seid=3752582165111199615

⑶Linux下的網(wǎng)絡(luò)編程、進(jìn)程通信、多線(xiàn)程編程與QT前端開(kāi)發(fā)

這部分知識(shí)豐富，需要系統(tǒng)學(xué)習(xí)且同步進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)演練，這里推薦《Linux與QT程序設(shè)計(jì)》。書(shū)中從四個(gè)方面介紹Linux系統(tǒng)與Qt程序設(shè)計(jì)的知識(shí)：

第一方面介紹Linux基礎(chǔ)知識(shí),包括發(fā)展歷史、常用的命令、文件系統(tǒng)等；

第二方面主要介紹Qt的基礎(chǔ)知識(shí),包括如何編寫(xiě)第一個(gè)Qt程序、信號(hào)與槽、Qt事件機(jī)制及MVC模式等；

第三部分著重介紹Qt界面設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容,包括常用控件、布局管理、對(duì)話(huà)框及主窗體等；

第四部分通過(guò)完整的實(shí)例介紹Qt的典型應(yīng)用?！禠inux與Qt程序設(shè)計(jì)》適用于具有一定C/C++程序基礎(chǔ)的開(kāi)發(fā)人員閱讀,也可以作為Qt開(kāi)發(fā)過(guò)程中的工具參考書(shū)。

圖2 《Linux與QT程序設(shè)計(jì)》

3.3 機(jī)器人通用理論與技術(shù)

通過(guò)前兩步的學(xué)習(xí)你已經(jīng)具備Linux環(huán)境中進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)的能力，但開(kāi)發(fā)的軟件系統(tǒng)只是一個(gè)框架，接下來(lái)需要在框架中填充與應(yīng)用相關(guān)的內(nèi)容，逐步完善其功能。這就需要我們掌握機(jī)器人的通用理論與技術(shù)，了解ROS開(kāi)發(fā)的基本應(yīng)用。

⑴常用傳感器原理

ROS開(kāi)發(fā)工程師需要完成ROS系統(tǒng)下的多種傳感器、執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)編寫(xiě)，數(shù)據(jù)采集和處理，這就需要掌握激光傳感器、慣性傳感器、以及里程計(jì)、視覺(jué)、超聲波、GPS等多種傳感器數(shù)據(jù)融合處理與調(diào)優(yōu)方法。

⑵ROS入門(mén)21講

掌握常用傳感器原理后可以正式開(kāi)始最關(guān)鍵的內(nèi)容—機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS的學(xué)習(xí)。這里推薦《ROS入門(mén)21講》，該教程以經(jīng)典的小烏龜案例深入淺出的講解ROS的原理與案例，讓ROS入門(mén)不再困難。

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⑶相關(guān)應(yīng)用

通用的應(yīng)用主要分為兩大塊：感知定位與路徑規(guī)劃。

主流的定位技術(shù)有超聲波導(dǎo)航定位、視覺(jué)導(dǎo)航定位、GPS定位、SLAM等，目前主流的機(jī)器人定位技術(shù)是SLAM技術(shù)（即時(shí)定位與地圖構(gòu)建）。關(guān)于SLAM的學(xué)習(xí)我們建議：首先熟悉ROS中常用的SLAM功能包，然后即可在ROS中對(duì)機(jī)器人建圖導(dǎo)航中最常用的VSLAM與Lidar SLAM技術(shù)進(jìn)行理論學(xué)習(xí)與實(shí)戰(zhàn)操作。

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路徑規(guī)劃模塊性能的高低直接關(guān)系機(jī)器人路徑選擇的優(yōu)劣和運(yùn)動(dòng)的流暢度，而路徑規(guī)劃算法的性能優(yōu)劣很大程度上取決于規(guī)劃算法的優(yōu)劣，如何在各種場(chǎng)景下迅速、準(zhǔn)確的規(guī)劃出一條高效路徑且使其具備應(yīng)對(duì)場(chǎng)景動(dòng)態(tài)變化的能力是路徑規(guī)劃算法應(yīng)當(dāng)解決的問(wèn)題。我們給出一個(gè)基于柵格地圖的機(jī)器人路徑規(guī)劃算法指南，幫助大家掌握常用路徑規(guī)劃算法的原理。

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四、第二關(guān)：專(zhuān)業(yè)課程

已經(jīng)攻下了通識(shí)課程，下面再接再厲！分別給大家按照專(zhuān)業(yè)課程的不同分支展開(kāi)對(duì)應(yīng)的專(zhuān)業(yè)課程的理論與實(shí)戰(zhàn)學(xué)習(xí)，大家可以結(jié)合理想公司的招聘需求任選某一個(gè)或幾個(gè)方向進(jìn)行學(xué)習(xí)，讓你在競(jìng)爭(zhēng)者中脫穎而出。

4.1 移動(dòng)機(jī)器人

移動(dòng)機(jī)器人是目前ROS開(kāi)發(fā)最廣的一個(gè)應(yīng)用對(duì)象，經(jīng)過(guò)第三節(jié)的常用機(jī)器人技術(shù)的理論學(xué)習(xí)，我們給出如下實(shí)戰(zhàn)課的學(xué)習(xí)路線(xiàn)：

⑴掌握控制算法開(kāi)發(fā)過(guò)程——MATLAB+ROS快速開(kāi)發(fā)控制算法

掌握高效的算法開(kāi)發(fā)過(guò)程是成為優(yōu)秀工程師的必備素養(yǎng)，《MATLAB+ROS快速開(kāi)發(fā)控制算法》通過(guò)一個(gè)軌跡跟蹤控制算法的開(kāi)發(fā)實(shí)例，展示MATLAB與ROS聯(lián)合快速開(kāi)發(fā)控制算法的流程——V字開(kāi)發(fā)流程。這種技術(shù)路線(xiàn)可以快速驗(yàn)證自己的想法并能準(zhǔn)確且快速地生成ROS C++代碼完成控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。

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⑵軌跡跟蹤實(shí)戰(zhàn)——MATLAB+ROS開(kāi)發(fā)MPC軌跡跟蹤算法

掌握了一般的算法開(kāi)發(fā)流程之后需要一定的開(kāi)發(fā)實(shí)戰(zhàn)鞏固經(jīng)驗(yàn)?；赩字開(kāi)發(fā)流程路線(xiàn)開(kāi)發(fā)移動(dòng)機(jī)器人和無(wú)人車(chē)常用的MPC（模型預(yù)測(cè)控制）軌跡跟蹤算法。最終以樹(shù)莓派為主控制器控制RC遙控車(chē)。該技術(shù)路線(xiàn)還有一大優(yōu)勢(shì)就是可以充分利用MATLAB的各種接口完成高性能的聯(lián)合仿真實(shí)驗(yàn)。

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⑶自主導(dǎo)航實(shí)戰(zhàn)——如何實(shí)現(xiàn)ROS機(jī)器人自主導(dǎo)航·古月

自主導(dǎo)航是移動(dòng)機(jī)器人普遍需要具備的功能。開(kāi)發(fā)自主導(dǎo)航功能需要了解ROS Navigation框架及其核心功能包，在仿真環(huán)境中配置并實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人的自主導(dǎo)航功能，并結(jié)合SLAM實(shí)現(xiàn)同時(shí)建圖與自主導(dǎo)航，讓你的機(jī)器人更加智能化。

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4.2 工業(yè)機(jī)器人

多關(guān)節(jié)操作臂機(jī)器人是工業(yè)的重要組成部分，它們能夠精準(zhǔn)的執(zhí)行各種各樣的任務(wù)和操作。多關(guān)節(jié)操作臂已廣泛應(yīng)用在工業(yè)和社會(huì)生活中，如多關(guān)節(jié)操作臂有機(jī)器加載、取放操作、焊接、噴漆、檢測(cè)、裝配、機(jī)械制造、醫(yī)療應(yīng)用等方面用途。許多公司也面向基于ROS的機(jī)械臂開(kāi)發(fā)進(jìn)行人才招聘，但是機(jī)械臂開(kāi)發(fā)相對(duì)門(mén)檻較高，理論部分入門(mén)難度較高，建議的學(xué)習(xí)路線(xiàn)如下：

⑴機(jī)器人學(xué)——運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)建模以及仿真分析

機(jī)器人正運(yùn)動(dòng)學(xué)正是在控制器中主要的運(yùn)動(dòng)學(xué)算法。通過(guò)機(jī)器人正運(yùn)動(dòng)學(xué)讓機(jī)器人精準(zhǔn)到目標(biāo)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)各種各樣的任務(wù)和操作。此處推薦一個(gè)課程帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)機(jī)器人正運(yùn)動(dòng)學(xué)、掌握正運(yùn)動(dòng)學(xué)推導(dǎo)方法，學(xué)習(xí)正運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真和得到正運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)果后的驗(yàn)證方法，及其涉及的機(jī)器人學(xué)基礎(chǔ)：位置、姿態(tài)與坐標(biāo)系描述、映射、變換。

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⑵機(jī)械臂控制——機(jī)械臂控制理論入門(mén)與實(shí)例

學(xué)習(xí)機(jī)器人的學(xué)的目的是更好的控制機(jī)器人實(shí)現(xiàn)目標(biāo)功能，鑒于機(jī)械臂控制理論深?yuàn)W，需要良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，古月居更推薦與實(shí)戰(zhàn)相結(jié)合進(jìn)行機(jī)械臂控制的入門(mén)。在《軟硬結(jié)合帶你玩轉(zhuǎn)ROS機(jī)械臂》課程中，同學(xué)們不僅可以了解到該設(shè)計(jì)項(xiàng)目的各方面分析、如何去搭建這個(gè)機(jī)械臂、如何使用立創(chuàng)EDA來(lái)繪制原理圖和PCB、如何在ROS下開(kāi)發(fā)一個(gè)功能包。

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4.3 無(wú)人機(jī)

無(wú)人機(jī)為許多機(jī)器人公司的主流研發(fā)產(chǎn)品。為了保證無(wú)人機(jī)工作過(guò)程安全，仿真在ROS開(kāi)發(fā)無(wú)人機(jī)的過(guò)程中至關(guān)重要。飛控開(kāi)發(fā)涉及的知識(shí)面廣，門(mén)檻較高。有意向從事相關(guān)崗位的同學(xué)需要熟悉：

⑴無(wú)人機(jī)仿真與開(kāi)發(fā)——基于ROS的無(wú)人機(jī)仿真與開(kāi)發(fā)

無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃/視覺(jué)算法開(kāi)發(fā)如何入門(mén)也是許多初學(xué)者的一道難關(guān)。通過(guò)《ROS的無(wú)人機(jī)仿真與開(kāi)發(fā)》課程提供的完整代碼框架,在沒(méi)有真實(shí)的無(wú)人機(jī)條件下,你將學(xué)到PX4無(wú)人機(jī)三維仿真開(kāi)發(fā),包含智能無(wú)人機(jī)開(kāi)發(fā)仿真環(huán)境搭建,無(wú)人機(jī)自主飛行初步,無(wú)人機(jī)激光雷達(dá)避障自主飛行,方便大家做進(jìn)一步的智能開(kāi)發(fā),涉及路徑規(guī)劃,自主決策等。在這個(gè)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化學(xué)習(xí),視覺(jué)追蹤引導(dǎo),激光/視覺(jué)SLAM等研發(fā)工作,本課程還提供一些例程DEMO提供完整的接口。

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⑵飛控開(kāi)發(fā)——飛控原理與開(kāi)發(fā)實(shí)戰(zhàn)

飛控開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)推薦高校普遍使用的經(jīng)典教材——《多旋翼無(wú)人飛行器嵌入式飛控開(kāi)發(fā)指南》，這本書(shū)主要圍繞多旋翼無(wú)人機(jī)的飛控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從嵌入式的基礎(chǔ)知識(shí)開(kāi)始，深入淺出地介紹了無(wú)人機(jī)的基本知識(shí)和硬件構(gòu)成，重點(diǎn)介紹了無(wú)人機(jī)的飛控系統(tǒng)原理、基礎(chǔ)和開(kāi)發(fā)流程，針對(duì)飛行器系統(tǒng)的狀態(tài)解算介紹了幾種不同的解算方法，并給出相應(yīng)的實(shí)際代碼例程。這本書(shū)從各方面對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述，并提供了最前沿的知識(shí)和信息，既有初學(xué)者希望了解的基礎(chǔ)知識(shí)，也有行業(yè)研究者所希望深入了解的算法分析，以及室內(nèi)定位SLAM原理等。

圖3 《多旋翼無(wú)人飛行器嵌入式飛控開(kāi)發(fā)指南》

五、總結(jié)

一篇攻略小手冊(cè)看下來(lái)，有沒(méi)有覺(jué)得自己豁然開(kāi)朗了呢？古月學(xué)院不僅給同學(xué)們呈現(xiàn)了一個(gè)完整學(xué)習(xí)路徑，還給大家贈(zèng)送了【5元無(wú)門(mén)檻】?jī)?yōu)惠券，拼團(tuán)活動(dòng)疊加優(yōu)惠券好價(jià)double！購(gòu)買(mǎi)后還可再次獲得【5元無(wú)門(mén)檻】?jī)?yōu)惠券！一輪優(yōu)惠二重好禮已就緒！接下來(lái)學(xué)習(xí)之路就看大家的努力啦，沖鴨！

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記得收藏丨ROS開(kāi)發(fā)工程師學(xué)習(xí)指南

二、“攻略“總方案

三、第一關(guān)：通識(shí)課程

3.1 編程能力

3.2 軟件開(kāi)發(fā)

3.3 機(jī)器人通用理論與技術(shù)

四、第二關(guān)：專(zhuān)業(yè)課程

4.1 移動(dòng)機(jī)器人

4.2 工業(yè)機(jī)器人

4.3 無(wú)人機(jī)

五、總結(jié)

二、“攻略“總方案

五、總結(jié)