دوره مقدمه‌ای بر محاسبات در رباتیک نرم‌افزاری (ROS) همراه با فلش‌کارت آموزشی — ارائه روی فلش مموری

🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: دوره مقدمه‌ای بر محاسبات در رباتیک نرم‌افزاری (ROS)

موضوع کلی: برنامه نویسی

موضوع میانی: محاسبات سطح بالا (High-Performance Computing)

📋 سرفصل‌های دوره

• 1. مقدمه‌ای بر رباتیک و سیستم‌عامل ربات (ROS)
• 2. تاریخچه و فلسفه طراحی ROS: ROS 1 در مقابل ROS 2
• 3. معماری ROS: Master، Nodes، و Parameter Server
• 4. آشنایی با محیط لینوکس و دستورات ضروری ترمینال
• 5. نصب و راه‌اندازی ROS (نسخه پیشنهادی Noetic/Foxy)
• 6. پیکربندی محیط ROS و متغیرهای محیطی
• 7. آشنایی با فضاهای کاری (Workspace) و ساختار آن
• 8. ایجاد و مدیریت پکیج‌های ROS با استفاده از Catkin/Colcon
• 9. مبانی زبان ++C برای رباتیک: کامپایل، لینک و CMake
• 10. مبانی زبان پایتون برای رباتیک: اسکریپت‌نویسی و ماژول‌ها
• 11. تنظیم محیط توسعه یکپارچه (IDE) برای ROS (مانند VS Code)
• 12. مفهوم گره (Node) به عنوان یک واحد محاسباتی
• 13. نوشتن اولین گره ROS با ++C
• 14. نوشتن اولین گره ROS با پایتون
• 15. ارتباطات ناهمزمان: مدل انتشار/اشتراک (Publish/Subscribe)
• 16. مفهوم تاپیک (Topic) و پیام (Message)
• 17. ایجاد یک گره ناشر (Publisher) در ++C
• 18. ایجاد یک گره مشترک (Subscriber) در ++C
• 19. ایجاد یک گره ناشر (Publisher) در پایتون
• 20. ایجاد یک گره مشترک (Subscriber) در پایتون
• 21. بررسی پیام‌های استاندارد ROS (std_msgs, geometry_msgs)
• 22. طراحی و ساخت پیام‌های سفارشی (.msg)
• 23. کامپایل و استفاده از پیام‌های سفارشی در کد
• 24. ارتباطات همزمان: مدل درخواست/پاسخ (Request/Response)
• 25. مفهوم سرویس (Service)
• 26. ایجاد یک سرور سرویس (Service Server) در ++C
• 27. ایجاد یک کلاینت سرویس (Service Client) در ++C
• 28. ایجاد یک سرور سرویس (Service Server) در پایتون
• 29. ایجاد یک کلاینت سرویس (Service Client) در پایتون
• 30. طراحی و ساخت سرویس‌های سفارشی (.srv)
• 31. مفهوم اکشن (Action) برای وظایف طولانی‌مدت
• 32. معماری کلاینت/سرور اکشن (Action Client/Server)
• 33. پیاده‌سازی یک سرور اکشن ساده
• 34. پیاده‌سازی یک کلاینت اکشن ساده
• 35. مدیریت پارامترها با Parameter Server
• 36. خواندن و نوشتن پارامترها از طریق کد و خط فرمان
• 37. استفاده از فایل‌های YAML برای بارگذاری پارامترها
• 38. فایل‌های راه‌اندازی (Launch Files): مبانی و ساختار XML
• 39. اجرای همزمان چندین گره با استفاده از roslaunch
• 40. تگ‌های پیشرفته در Launch Files: arg, include, group
• 41. نام‌گذاری مجدد (Remapping) نام گره‌ها و تاپیک‌ها
• 42. مقدمه‌ای بر ابزارهای خط فرمان ROS (rostopic, rosnode, rosservice)
• 43. عیب‌یابی گراف محاسباتی با rqt_graph
• 44. مانیتورینگ و رسم نمودار داده‌ها با rqt_plot
• 45. مقدمه‌ای بر ابزار بصری‌سازی RViz
• 46. پیکربندی و ذخیره تنظیمات در RViz
• 47. بصری‌سازی داده‌های ساده (Markers)
• 48. بصری‌سازی فریم‌های مختصات (Coordinate Frames)
• 49. مقدمه‌ای بر شبیه‌سازی در رباتیک
• 50. آشنایی با شبیه‌ساز گزیبو (Gazebo)
• 51. معماری و نحوه ارتباط گزیبو با ROS
• 52. وارد کردن و دستکاری مدل‌ها در محیط گزیبو
• 53. ایجاد یک دنیای ساده در گزیبو
• 54. مفهوم حیاتی فریم‌های مختصات (Coordinate Frames)
• 55. مقدمه‌ای بر کتابخانه تبدیل مختصات (tf2)
• 56. انتشار تبدیل‌های استاتیک (Static Transforms)
• 57. انتشار تبدیل‌های دینامیک (Dynamic Transforms)
• 58. دریافت و استفاده از تبدیل‌ها در کد (Transform Listener)
• 59. درخت تبدیل (TF Tree) و عیب‌یابی آن
• 60. تأخیر و بافر در tf2: کار با داده‌های زمانی
• 61. مقدمه‌ای بر حسگرها در رباتیک
• 62. کار با داده‌های دوربین و image_transport
• 63. یکپارچه‌سازی ROS با OpenCV برای پردازش تصویر
• 64. کار با داده‌های لایدار دو بعدی (LaserScan)
• 65. کار با داده‌های ابر نقاط سه بعدی (PointCloud2)
• 66. کار با داده‌های واحد اندازه‌گیری اینرسی (IMU)
• 67. پیام‌های کیلومترشماری (Odometry) و تفسیر آن
• 68. مقدمه‌ای بر عملگرها و کنترل ربات
• 69. کنترل حرکت ربات‌های دیفرانسیلی با پیام Twist
• 70. ساختار فایل توصیف یکپارچه ربات (URDF)
• 71. طراحی یک مدل ربات ساده با URDF
• 72. بصری‌سازی مدل URDF در RViz
• 73. افزودن مشخصات فیزیکی و برخورد برای شبیه‌سازی
• 74. مقدمه‌ای بر پشته ناوبری ROS (Navigation Stack)
• 75. معماری کلی Navigation Stack (Move Base)
• 76. نقشه‌های هزینه (Costmaps): سراسری و محلی
• 77. پیکربندی لایه‌های مختلف نقشه هزینه (Inflation, Obstacle)
• 78. الگوریتم‌های برنامه‌ریزی مسیر سراسری (Global Planner)
• 79. الگوریتم‌های برنامه‌ریزی مسیر محلی (Local Planner)
• 80. مفهوم مکان‌یابی و نقشه‌برداری همزمان (SLAM)
• 81. اجرای یک الگوریتم SLAM دو بعدی (مانند GMapping)
• 82. ذخیره و بارگذاری نقشه تولید شده
• 83. مکان‌یابی تطبیقی مونت‌کارلو (AMCL) برای محلی‌سازی ربات
• 84. ارسال اهداف ناوبری از طریق کد و RViz
• 85. مقدمه‌ای بر بازوهای رباتیک و دستکاری اجسام
• 86. آشنایی با فریم‌ورک MoveIt
• 87. پیکربندی یک بازوی رباتیک با MoveIt Setup Assistant
• 88. برنامه‌ریزی حرکت (Motion Planning) با پلاگین MoveIt در RViz
• 89. اجرای مسیرهای حرکتی از طریق کد
• 90. مقدمه‌ای بر محاسبات با کارایی بالا در رباتیک
• 91. شناسایی گلوگاه‌های محاسباتی در یک سیستم ROS
• 92. ابزارهای پروفایلینگ کد در لینوکس (gprof, perf)
• 93. بهینه‌سازی کدهای ++C: مدیریت حافظه و ساختارهای داده
• 94. مفاهیم چندنخی (Multi-threading) در یک گره ROS
• 95. صف‌های فراخوانی (Callback Queues) و انواع Spinner
• 96. استفاده از Nodelets برای ارتباط بدون کپی حافظه در ROS 1
• 97. معماری کامپوننت‌ها (Components) در ROS 2
• 98. مفاهیم برنامه‌نویسی بی‌درنگ (Real-Time) و اهمیت آن در رباتیک
• 99. نگاهی به معماری ROS 2 و پروتکل DDS
• 100. طراحی پایپ‌لاین‌های پردازش داده با کارایی بالا