1. PingCode智库首页
  2. 百科

ros如何编程java c

Edit1 • • 百科

ros如何编程java c

ROS（Robot Operating System）如何用Java和C编程

ROS（Robot Operating System）使用C++和Python作为主要编程语言、Java在ROS中的使用较少、但通过ROSJava项目可以实现Java编程。

在ROS中，C++和Python是最常用的编程语言，而Java的使用相对较少。然而，通过ROSJava项目，开发者可以在ROS中使用Java编程。下面，我们将详细介绍如何在ROS中使用C++和Java进行编程，并探讨其应用场景和优势。

一、C++在ROS中的编程

1、安装和设置ROS环境

在开始编写C++代码之前，首先需要安装和配置ROS环境。通常使用的是ROS的Melodic或Noetic版本。安装步骤如下：

sudo apt update


sudo apt install ros-noetic-desktop-full

安装完成后，初始化ROS环境：

source /opt/ros/noetic/setup.bash

2、创建ROS工作空间

ROS工作空间是存放ROS包的地方。创建一个新的工作空间：

mkdir -p ~/catkin_ws/src


cd ~/catkin_ws/


catkin_make

然后，初始化工作空间环境：

source devel/setup.bash

3、编写C++节点

接下来，我们将编写一个简单的C++节点，创建一个名为talker的包：

cd ~/catkin_ws/src


catkin_create_pkg talker std_msgs roscpp

在talker/src目录下创建一个名为talker.cpp的文件，并编写如下代码：

#include "ros/ros.h"


#include "std_msgs/String.h"


int main(int argc, char argv)


{


  ros::init(argc, argv, "talker");


  ros::NodeHandle n;


  ros::Publisher chatter_pub = n.advertise<std_msgs::String>("chatter", 1000);


  ros::Rate loop_rate(10);


  while (ros::ok())


  {


    std_msgs::String msg;


    msg.data = "Hello, world!";


    chatter_pub.publish(msg);


    ros::spinOnce();


    loop_rate.sleep();


  }


  return 0;


}

4、编译和运行

在CMakeLists.txt中添加以下内容以编译talker.cpp：

add_executable(talker src/talker.cpp)


target_link_libraries(talker ${catkin_LIBRARIES})

然后编译和运行：

cd ~/catkin_ws


catkin_make


rosrun talker talker

二、Java在ROS中的编程

1、安装ROSJava

在ROS中使用Java需要安装ROSJava。可以通过以下命令进行安装：

sudo apt-get install ros-noetic-rosjava


sudo apt-get install ros-noetic-rosjava-build-tools

2、创建ROSJava工作空间

创建一个新的ROSJava工作空间：

mkdir -p ~/rosjava_ws/src


cd ~/rosjava_ws


catkin_make


source devel/setup.bash

3、创建ROSJava包

使用catkin_create_rosjava_pkg命令创建一个新的ROSJava包：

cd ~/rosjava_ws/src


catkin_create_rosjava_pkg my_rosjava_pkg

4、编写Java节点

在my_rosjava_pkg/src/main/java/my_rosjava_pkg目录下创建一个名为Talker.java的文件，并编写如下代码：

package my_rosjava_pkg;


import org.ros.node.AbstractNodeMain;


import org.ros.node.ConnectedNode;


import org.ros.node.topic.Publisher;


import std_msgs.String;


public class Talker extends AbstractNodeMain {


  @Override


  public String getDefaultNodeName() {


    return "my_rosjava_pkg/talker";


  }


  @Override


  public void onStart(final 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, world!");


        publisher.publish(str);


        Thread.sleep(1000);


      }


    });


  }


}

5、编译和运行

在build.gradle文件中添加以下内容以编译Java代码：

apply plugin: 'java'


apply plugin: 'application'


mainClassName = 'my_rosjava_pkg.Talker'


dependencies {


    compile 'org.ros.rosjava_core:rosjava:[0.3,0.4)'


    compile 'org.ros.rosjava_messages:std_msgs:[0.5,0.6)'


}

然后编译和运行：

cd ~/rosjava_ws


catkin_make


rosrun my_rosjava_pkg my_rosjava_pkg.Talker

三、使用C++和Java的优缺点

1、C++的优点

  • 性能高：C++的运行效率非常高，适合对实时性和性能要求较高的机器人应用。
  • 丰富的库支持：ROS的核心库主要用C++编写，使用C++可以直接调用这些库。
  • 控制粒度高：C++允许开发者对内存和资源进行精细控制，适合底层开发。

2、C++的缺点

  • 复杂度高：C++的语法和概念较为复杂，学习曲线陡峭。
  • 开发周期长：由于需要手动管理内存和资源，开发和调试时间较长。

3、Java的优点

  • 易于学习和使用：Java的语法相对简单，容易上手，适合快速开发。
  • 跨平台：Java具有良好的跨平台特性，可以在不同操作系统上运行。
  • 丰富的生态系统：Java拥有丰富的第三方库和工具，适合开发复杂应用。

4、Java的缺点

  • 性能较低：Java的运行效率较低，不适合对实时性要求较高的应用。
  • 社区支持较少：ROS社区对Java的支持较少，相关资源和文档相对匮乏。

四、C++和Java在ROS中的应用场景

1、C++的应用场景

  • 实时控制：在对实时性要求较高的机器人控制系统中，C++是首选语言。
  • 图像处理：C++可以直接调用OpenCV等高性能图像处理库，适合机器人视觉应用。
  • 底层驱动开发：在开发机器人底层驱动程序时，C++的性能和控制粒度非常重要。

2、Java的应用场景

  • 快速原型开发：在进行快速原型开发和验证时，Java的高效开发和调试能力非常有用。
  • 跨平台应用：在需要跨平台运行的机器人应用中，Java的跨平台特性非常有优势。
  • 复杂应用开发：在开发复杂的机器人应用时，Java丰富的生态系统和第三方库可以提高开发效率。

五、实践案例：ROS机器人项目

1、案例背景

假设我们要开发一个自动导航机器人，该机器人需要接收传感器数据、进行路径规划和障碍物避让。我们将使用C++和Java分别实现不同的功能模块。

2、传感器数据接收（C++）

我们使用C++编写传感器数据接收节点，接收激光雷达和摄像头的数据，并将其发布到ROS话题中。

#include "ros/ros.h"


#include "sensor_msgs/LaserScan.h"


#include "sensor_msgs/Image.h"


int main(int argc, char argv)


{


  ros::init(argc, argv, "sensor_receiver");


  ros::NodeHandle n;


  ros::Publisher laser_pub = n.advertise<sensor_msgs::LaserScan>("laser_scan", 1000);


  ros::Publisher image_pub = n.advertise<sensor_msgs::Image>("camera_image", 1000);


  ros::Rate loop_rate(10);


  while (ros::ok())


  {


    sensor_msgs::LaserScan laser_msg;


    sensor_msgs::Image image_msg;


    // 模拟接收传感器数据


    // ...


    laser_pub.publish(laser_msg);


    image_pub.publish(image_msg);


    ros::spinOnce();


    loop_rate.sleep();


  }


  return 0;


}

3、路径规划（Java）

我们使用Java编写路径规划节点，接收传感器数据，进行路径规划，并发布运动指令。

package my_navigation_pkg;


import org.ros.node.AbstractNodeMain;


import org.ros.node.ConnectedNode;


import org.ros.node.topic.Subscriber;


import org.ros.message.MessageListener;


import sensor_msgs.LaserScan;


import geometry_msgs.Twist;


public class PathPlanner extends AbstractNodeMain {


  @Override


  public String getDefaultNodeName() {


    return "my_navigation_pkg/path_planner";


  }


  @Override


  public void onStart(final ConnectedNode connectedNode) {


    final Publisher<geometry_msgs.Twist> cmdVelPub =


        connectedNode.newPublisher("cmd_vel", geometry_msgs.Twist._TYPE);


    Subscriber<sensor_msgs.LaserScan> laserSub = 


        connectedNode.newSubscriber("laser_scan", sensor_msgs.LaserScan._TYPE);


    laserSub.addMessageListener(new MessageListener<sensor_msgs.LaserScan>() {


      @Override


      public void onNewMessage(sensor_msgs.LaserScan laserScan) {


        geometry_msgs.Twist twist = cmdVelPub.newMessage();


        // 进行路径规划


        // ...


        cmdVelPub.publish(twist);


      }


    });


  }


}

4、障碍物避让（C++）

我们使用C++编写障碍物避让节点，接收路径规划指令，并进行障碍物避让。

#include "ros/ros.h"


#include "geometry_msgs/Twist.h"


#include "sensor_msgs/LaserScan.h"


class ObstacleAvoidance


{


public:


  ObstacleAvoidance()


  {


    cmd_vel_sub = n.subscribe("cmd_vel", 1000, &ObstacleAvoidance::cmdVelCallback, this);


    laser_sub = n.subscribe("laser_scan", 1000, &ObstacleAvoidance::laserCallback, this);


    cmd_vel_pub = n.advertise<geometry_msgs::Twist>("cmd_vel_safe", 1000);


  }


  void cmdVelCallback(const geometry_msgs::Twist::ConstPtr& msg)


  {


    // 接收路径规划指令


    cmd_vel = *msg;


  }


  void laserCallback(const sensor_msgs::LaserScan::ConstPtr& msg)


  {


    // 接收激光雷达数据


    // 进行障碍物避让


    // ...


    cmd_vel_pub.publish(cmd_vel);


  }


private:


  ros::NodeHandle n;


  ros::Subscriber cmd_vel_sub;


  ros::Subscriber laser_sub;


  ros::Publisher cmd_vel_pub;


  geometry_msgs::Twist cmd_vel;


};


int main(int argc, char argv)


{


  ros::init(argc, argv, "obstacle_avoidance");


  ObstacleAvoidance obstacleAvoidance;


  ros::spin();


  return 0;


}

通过上述案例，我们可以看到如何在ROS中使用C++和Java分别实现不同的功能模块。C++适合底层控制和实时性要求高的模块，而Java适合快速开发和复杂应用。根据实际需求选择合适的编程语言，可以提高开发效率和系统性能。

相关问答FAQs：

1. 如何在ROS中使用Java进行编程？

  • 首先，确保你已经安装了ROS和Java开发环境。
  • 其次，创建一个ROS工作空间，并在该空间下创建一个Java程序包。
  • 然后，编写Java代码来实现你想要的功能，并将其保存在程序包中的src文件夹中。
  • 接下来，使用rosjava工具编译你的Java代码，生成可执行文件。
  • 最后，使用ROS运行你的Java程序，验证它是否正常工作。

2. 如何在ROS中使用C进行编程？

  • 首先，确保你已经安装了ROS和C编译器。
  • 其次，创建一个ROS工作空间，并在该空间下创建一个C程序包。
  • 然后，编写C代码来实现你想要的功能，并将其保存在程序包中的src文件夹中。
  • 接下来，使用C编译器编译你的C代码，生成可执行文件。
  • 最后，使用ROS运行你的C程序，验证它是否正常工作。

3. ROS中的Java和C编程有什么区别？

  • 首先，Java是一种面向对象的编程语言，而C是一种过程式的编程语言。这意味着在Java中，你可以使用类和对象来组织和封装你的代码，而在C中，你需要使用函数和变量来实现相同的功能。
  • 其次，Java具有自动内存管理和垃圾回收机制，而C需要手动管理内存。这意味着在Java中，你不需要担心内存泄漏和释放内存的问题，但在C中，你需要手动分配和释放内存。
  • 最后，Java代码在运行时需要Java虚拟机（JVM）的支持，而C代码直接编译成机器码运行。这意味着在ROS中使用Java编程可能会更加便捷，因为你不需要考虑目标平台的架构和操作系统兼容性的问题，而C代码需要根据目标平台进行编译。

原创文章，作者：Edit1，如若转载，请注明出处：https://docs.pingcode.com/baike/328830

赞 (0)
Edit1Edit1
免费注册
电话联系

4008001024

微信咨询
微信咨询
返回顶部