利用Websocket实现ROS与Web的交互

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2020年3月11日 13时14分

ROS是现在应为最为广泛的机器人操作系统,为了将ROSWeb端的应用结合起来,ROS Web Tools社区开发了很多Web功能包,利用这些工具,我们能够在Web端实现对机器人的监测与控制。

 

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工具的准备

首先介绍以下所需要的工具包:rosbridge_suite功能包,roslibjs,ros2djs,ros3djs。

● rosbridge_suite:实现Web浏览器与ROS之间的数据交互;

● roslibjs:实现了ROS中的部分功能,如Topic,Service,URDF等;

● ros2djs:提供了二维可视化的管理工具,可以用来在Web浏览器中显示二维地图;

● ros3djs:提供了三维可视化的管理工具,可以在Web端显示三维模型。

 

在这几个功能包中,rosbridge_suite是最重要的,它是Web和ROS沟通的桥梁,roslibjs也是必须的,它能实现ROS中最基本的功能,下面的例程就是用它来实现的,至于ros2djs和ros3djs是后期开发所需要的,对于新手来说可以暂时不用下载。它们的下载安装方法如下,在终端中分别输入以下指令:

$ sudo apt-get install ros-kinetic-rosbridge-suite
$ git clone https://github.com/RobotWebTools/roslibjs.git
$ git clone https://github.com/RobotWebTools/ros2djs
$ git clone https://github.com/RobotWebTools/ros3djs

 

在使用ROS Web的时候,我们首先要运行一个launch文件,便于Web端能够连接到ROS主机上,在终端中运行:

$ roslaunch rosbridge_server rosbridge_websocket.launch

 

在运行了这个launch文件后,我们只需要在浏览器中打开我们设计的html文件就能够实现Web端与ROS的交互了。下面来看一个简单的example.html的例子。

 

例程代码及解释

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="utf-8" />

<script type="text/javascript" src="http://static.robotwebtools.org/EventEmitter2/current/eventemitter2.min.js"></script>
<script type="text/javascript" src="http://static.robotwebtools.org/roslibjs/current/roslib.min.js"></script>

<script type="text/javascript" type="text/javascript">
  // Connecting to ROS
  var ros = new ROSLIB.Ros({
    url : 'ws://localhost:9090'
  });

  //判断是否连接成功并输出相应的提示消息到web控制台
  ros.on('connection', function() {
    console.log('Connected to websocket server.');
  });

  ros.on('error', function(error) {
    console.log('Error connecting to websocket server: ', error);
  });

  ros.on('close', function() {
    console.log('Connection to websocket server closed.');
  });

  // Publishing a Topic
  var cmdVel = new ROSLIB.Topic({
    ros : ros,
    name : '/cmd_vel',
    messageType : 'geometry_msgs/Twist'
  });//创建一个topic,它的名字是'/cmd_vel',,消息类型是'geometry_msgs/Twist'

  var twist = new ROSLIB.Message({
    linear : {
      x : 0.1,
      y : 0.2,
      z : 0.3
    },
    angular : {
      x : -0.1,
      y : -0.2,
      z : -0.3
    }
  });//创建一个message

  function func()//在点击”Publish”按钮后发布消息,并对消息进行更改
  {
    cmdVel.publish(twist);//发布twist消息
    twist.linear.x = twist.linear.x + 0.1;
    twist.linear.y = twist.linear.y + 0.1;
    twist.linear.z = twist.linear.z + 0.1;
    twist.angular.x = twist.angular.x + 0.1;
    twist.angular.y = twist.angular.y + 0.1;
    twist.angular.z = twist.angular.z + 0.1;
  }

  // Subscribing to a Topic
  var listener = new ROSLIB.Topic({
    ros : ros,
    name : '/chatter',
    messageType : 'std_msgs/String'
  });//创建一个topic,它的名字是'/chatter',,消息类型是'std_msgs/String'

  function subscribe()//在点击”Subscribe”按钮后订阅'/chatter'的消息,并将其显示到网页中
  {
     listener.subscribe(function(message) {
       document.getElementById("output").innerHTML = ('Received message on ' + listener.name + ': ' + message.data);
     });
  }

  function unsubscribe()//在点击”Unsubscribe”按钮后取消订阅'/chatter'的消息
  {
     listener.unsubscribe();
  }

</script>
</head>

<body>
  <h1>Simple roslib Example</h1>
  <p>Check your Web Console for output.</p>
  <p id = "output"></p>
  <button onclick = "func()">Publish</button>
  <button onclick = "subscribe()">Subscribe</button>
  <button onclick = "unsubscribe()">Unsubscribe</button><br />
</body>
</html>

 

关于html文件的具体语法和内容,在此处就不做过多的介绍了,我主要说明一下几个与ROS相关的配置。

  var ros = new ROSLIB.Ros({
    url : 'ws://localhost:9090'
  });

 

这个代码段的作用是创建一个ROSLIB.ros对象,用于连接rosbridge服务器,如果rosbridge服务器位于本机,url的设置中可用localhost代表IP地址,否则需要修改为rosbridge服务器对应的IP地址。

   var cmdVel = new ROSLIB.Topic({
    ros : ros,
    name : '/cmd_vel',
    messageType : 'geometry_msgs/Twist'
  });

 

这个代码段的作用是创建一个ROSLIB.Topic对象,用于在这个话题上发布或者订阅消息。

 

具体实现过程

首先,在新终端中运行:

$roslaunch rosbridge_server rosbridge_websocket.launch

 

将出现以下界面:

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接着,在新终端中运行:

$rosrun  roscpp_tutorials  talker

 

将出现以下界面:

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这一操作的目的是为了通过talker节点发布话题‘/chatter’的消息,便于在Web端进行该话题的订阅操作。

 

然后在浏览器中打开example.html文件,并打开Web控制台,将出现以下界面:

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在控制台中,可以看到“Connected to websocket server”的提示信息,说明Web端与ROS端成功连接了起来。

 

在新终端中运行:

$rostopic  echo  /cmd_vel

 

这一操作的目的是为了监控‘/cmd_vel’话题的消息。

 

点击几次网页中的Publish按钮,会看到此终端中出现如下的界面:

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这说明Web端成功地发布了‘/cmd_vel’话题的消息。

 

在网页中点击Subscribe按钮,将会在网页中看到如下界面:

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这说明Web端成功地订阅了talker节点发布的消息,然后点击Unsubscribe按钮,结束对于该话题的订阅操作。

 

我们也可以在新终端中运行rqt_graph命令,得到当前ROS系统中的计算图,类似于下图:

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从该图中我们可以看出,rosbridge_websocket节点订阅了名为‘/chatter’topic,发布了名为‘/cmd_vel’topic

 

以上就是整个example.html文件实现过程,该例程只实现了topic的订阅与发布,具体的实际应用将会涉及到更加复杂的情景,还需要我们去做更多的摸索。

 

拓展延伸:如何在其他移动的Web端实现与ROS的交互?

上面举的例子是ROSmasterWeb端处于同一个主机的情形,那么如何使用更多移动端实现WebROS的交互也成了我们非常关心的问题,下面提供一种解决思路,目前该方法只能用于ios端,具体方法如下:

1.确保移动的Web端设备与ROSmaster处在同一个局域网中,最简单的方法就是ROS master所在的电脑与Web的移动端连接同一个WIFI

2.html文件中的ROSLIB.ros对象进行初始化时,将localhost改为所在局域网中的IP地址,用点分十进制来表示。

3.打开终端并运行roslaunch bridge_server bridge_socket.launch,再在移动的Web端打开html文件,就能够实现移动的Web端与ROS的交互。

 

采用上述的方法将大大地扩展了ROS Web的使用范围,这也更有利于对于机器人状态的监测和调试,当然,此方法在andriod端还存在问题,需要进一步地完善,也希望和大家多多交流。

 

 

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评论列表(4条)

  • 1u708_1853 2020年4月22日 上午11:24

    您好,我运行html文件时提示:Firefox 无法建立到 ws://carhost:9090/ 服务器的连接。这是为什么?

    • 1u708_1853 回复 1u708_1853 2020年4月22日 下午12:48

      在melodic版本中,在html文件所在目录运行python3 -m http.server 8080,然后在浏览器里打开http://localhost:8080/example.html

  • yzdlt_7510 2020年4月1日 下午5:43

    博主你好,方便加个微信联系方式交流一下吗