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Java如何连接ros

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Java如何连接ros

Java连接ROS的方法包括使用ROSJava、使用ROSBridge通过WebSocket与ROS通信、通过ROS的服务和消息机制进行直接通信。

在本文中，我们将详细探讨这三种主要方法，并提供具体的步骤和代码示例，以帮助你掌握Java与ROS连接的技巧。

一、ROSJava

1. 什么是ROSJava

ROSJava是一个允许Java程序与ROS（Robot Operating System）进行通信的库。它使Java开发者能够方便地与ROS生态系统集成。通过使用ROSJava，您可以在Java应用程序中发布和订阅ROS主题、调用服务和使用参数服务器。

2. 安装和设置ROSJava

要使用ROSJava，首先需要安装并配置ROS和ROSJava。以下是详细步骤：

安装ROS

假设你已经安装了ROS，如果没有，请按照ROS官网的安装指南进行安装。

安装ROSJava

ROSJava的安装可以通过以下命令进行：

sudo apt-get install ros-<distro>-rosjava

将 <distro> 替换为你的ROS发行版，例如noetic。

配置ROSJava工作区

创建并初始化一个新的ROSJava工作区：

mkdir -p ~/rosjava_ws/src


cd ~/rosjava_ws


catkin_make


source devel/setup.bash

3. 创建一个简单的ROSJava应用

创建ROSJava包

在工作区中创建一个新的ROSJava包：

cd ~/rosjava_ws/src


catkin_create_rosjava_pkg my_first_java_pkg

编写Java代码

在新创建的包中，编写一个简单的Java节点，该节点发布一个消息：

package my_first_java_pkg;


import org.ros.message.std_msgs.String;


import org.ros.node.AbstractNodeMain;


import org.ros.node.ConnectedNode;


import org.ros.node.NodeMain;


import org.ros.node.topic.Publisher;


public class Talker extends AbstractNodeMain {


  @Override


  public GraphName getDefaultNodeName() {


    return GraphName.of("rosjava_talker");


  }


  @Override


  public void onStart(ConnectedNode connectedNode) {


    final Publisher<std_msgs.String> publisher =


        connectedNode.newPublisher("chatter", std_msgs.String._TYPE);


    connectedNode.executeCancellableLoop(new CancellableLoop() {


      @Override


      protected void loop() throws InterruptedException {


        std_msgs.String str = publisher.newMessage();


        str.setData("Hello, ROSJava!");


        publisher.publish(str);


        Thread.sleep(1000);


      }


    });


  }


}

编译并运行

在终端中编译并运行你的ROSJava包：

cd ~/rosjava_ws


catkin_make


source devel/setup.bash


rosrun my_first_java_pkg Talker

二、ROSBridge通过WebSocket与ROS通信

1. 什么是ROSBridge

ROSBridge是一种基于WebSocket的协议，允许非ROS客户端与ROS通信。通过ROSBridge，Java应用程序可以使用标准的WebSocket库与ROS进行通信。

2. 安装和配置ROSBridge

安装ROSBridge

使用以下命令安装ROSBridge：

sudo apt-get install ros-<distro>-rosbridge-server

启动ROSBridge

启动ROSBridge服务器：

roslaunch rosbridge_server rosbridge_websocket.launch

3. 使用Java与ROSBridge通信

导入WebSocket库

在Java项目中添加WebSocket库依赖，例如使用Tyrus：

<dependency>


    <groupId>org.glassfish.tyrus.bundles</groupId>


    <artifactId>tyrus-standalone-client</artifactId>


    <version>1.13</version>


</dependency>

编写Java代码

编写一个简单的Java客户端，通过WebSocket与ROS通信：

import javax.websocket.*;


import java.net.URI;


@ClientEndpoint


public class RosBridgeClient {


    @OnOpen


    public void onOpen(Session session) {


        System.out.println("Connected to ROSBridge");


        String subscribeMessage = "{"op":"subscribe","topic":"/chatter"}";


        session.getAsyncRemote().sendText(subscribeMessage);


    }


    @OnMessage


    public void onMessage(String message) {


        System.out.println("Received message: " + message);


    }


    @OnClose


    public void onClose(Session session, CloseReason closeReason) {


        System.out.println("Session closed: " + closeReason);


    }


    public static void main(String[] args) {


        try {


            WebSocketContainer container = ContainerProvider.getWebSocketContainer();


            container.connectToServer(RosBridgeClient.class, URI.create("ws://localhost:9090"));


        } catch (Exception e) {


            e.printStackTrace();


        }


    }


}

4. 运行Java WebSocket客户端

运行上述Java代码，客户端将连接到ROSBridge服务器，并订阅名为/chatter的主题。

三、通过ROS的服务和消息机制进行直接通信

1. 使用Java调用ROS服务

通过调用ROS服务，可以实现Java与ROS的直接通信。以下是具体步骤：

编写ROS服务

在ROS中创建一个服务，例如一个简单的加法服务：

# add_two_ints_server.py


from add_two_ints.srv import AddTwoInts, AddTwoIntsResponse


import rospy


def handle_add_two_ints(req):


    return AddTwoIntsResponse(req.a + req.b)


def add_two_ints_server():


    rospy.init_node('add_two_ints_server')


    s = rospy.Service('add_two_ints', AddTwoInts, handle_add_two_ints)


    print("Ready to add two ints.")


    rospy.spin()


if __name__ == "__main__":


    add_two_ints_server()

在Java中调用服务

使用ROSJava调用上述服务：

package my_first_java_pkg;


import org.ros.node.AbstractNodeMain;


import org.ros.node.ConnectedNode;


import org.ros.node.NodeMain;


import org.ros.node.service.ServiceClient;


import org.ros.node.service.ServiceResponseListener;


public class AddTwoIntsClient extends AbstractNodeMain {


  @Override


  public GraphName getDefaultNodeName() {


    return GraphName.of("rosjava_add_two_ints_client");


  }


  @Override


  public void onStart(ConnectedNode connectedNode) {


    try {


      ServiceClient<add_two_ints_srv.AddTwoIntsRequest, add_two_ints_srv.AddTwoIntsResponse> serviceClient =


          connectedNode.newServiceClient("add_two_ints", add_two_ints_srv.AddTwoInts._TYPE);


      add_two_ints_srv.AddTwoIntsRequest request = serviceClient.newMessage();


      request.setA(2);


      request.setB(3);


      serviceClient.call(request, new ServiceResponseListener<add_two_ints_srv.AddTwoIntsResponse>() {


        @Override


        public void onSuccess(add_two_ints_srv.AddTwoIntsResponse response) {


          System.out.println("Sum: " + response.getSum());


        }


        @Override


        public void onFailure(RemoteException e) {


          System.err.println("Service call failed: " + e.getMessage());


        }


      });


    } catch (Exception e) {


      e.printStackTrace();


    }


  }


}

2. 使用Java发布和订阅ROS消息

通过发布和订阅ROS消息，可以实现Java与ROS的实时数据交换。

编写ROS节点

在ROS中创建一个简单的发布节点：

# talker.py


import rospy


from std_msgs.msg import String


def talker():


    pub = rospy.Publisher('chatter', String, queue_size=10)


    rospy.init_node('talker', anonymous=True)


    rate = rospy.Rate(10) # 10hz


    while not rospy.is_shutdown():


        hello_str = "hello world %s" % rospy.get_time()


        rospy.loginfo(hello_str)


        pub.publish(hello_str)


        rate.sleep()


if __name__ == '__main__':


    try:


        talker()


    except rospy.ROSInterruptException:


        pass

在Java中订阅消息

使用ROSJava订阅上述消息：

package my_first_java_pkg;


import org.ros.message.std_msgs.String;


import org.ros.node.AbstractNodeMain;


import org.ros.node.ConnectedNode;


import org.ros.node.NodeMain;


import org.ros.node.topic.Subscriber;


public class Listener extends AbstractNodeMain {


  @Override


  public GraphName getDefaultNodeName() {


    return GraphName.of("rosjava_listener");


  }


  @Override


  public void onStart(ConnectedNode connectedNode) {


    Subscriber<std_msgs.String> subscriber = connectedNode.newSubscriber("chatter", std_msgs.String._TYPE);


    subscriber.addMessageListener(new MessageListener<std_msgs.String>() {


      @Override


      public void onNewMessage(std_msgs.String message) {


        System.out.println("I heard: " + message.getData());


      }


    });


  }


}

3. 编译并运行

在终端中编译并运行你的Java代码：

cd ~/rosjava_ws


catkin_make


source devel/setup.bash


rosrun my_first_java_pkg Listener

结论

通过本文的详细讲解和代码示例，我们探讨了Java连接ROS的三种主要方法：使用ROSJava、使用ROSBridge通过WebSocket与ROS通信、通过ROS的服务和消息机制进行直接通信。这些方法各有优缺点，适用于不同的使用场景。通过掌握这些技巧，你将能够更好地在Java应用程序中集成ROS功能，实现复杂的机器人系统开发。

相关问答FAQs：

1. 如何在Java中连接ROS（机器人操作系统）？

  • 首先，确保你已经安装了ROS以及相关的Java开发工具包。
  • 接下来，创建一个Java项目，并在项目中导入ROS的Java库。
  • 在代码中，使用ROS的Java库提供的API来连接ROS。
  • 运行你的Java程序，它将连接到ROS并与ROS系统进行通信。

2. 如何在Java中发布ROS消息？

  • 首先，创建一个消息类，用于定义你要发布的消息的结构。
  • 在Java代码中，使用ROS的Java库提供的API创建一个发布者对象，并指定你要发布的消息类型。
  • 使用发布者对象的方法来发布消息，将消息发送给ROS系统。
  • 运行你的Java程序，它将发布ROS消息并将其发送给ROS系统中的其他节点。

3. 如何在Java中订阅ROS话题？

  • 首先，创建一个消息类，用于定义你要订阅的消息的结构。
  • 在Java代码中，使用ROS的Java库提供的API创建一个订阅者对象，并指定你要订阅的消息类型。
  • 实现订阅者对象的回调方法，以处理收到的消息。
  • 在代码中，使用订阅者对象的方法来订阅ROS话题，并将回调方法与订阅者对象关联起来。
  • 运行你的Java程序，它将订阅ROS话题并接收来自ROS系统的消息。

原创文章，作者：Edit1，如若转载，请注明出处：https://docs.pingcode.com/baike/285664

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