ROS中使用游戏手柄操控turtle

在ROS中，使用键盘控制turtle运动比较简单，下面主要对游戏手柄操控turtle进行代码说明和演示。

 手柄如下：

上图中手柄上有两个操作杆。后面内容分为两个部分，一部分是单个操作杆（单轴）控制，另一部分是双操作杆（双轴）控制。但是这两部分内容主要不同在于轴的配置不同，体现在之后的.cpp代码有差异，其他并无差异。

一、基础的准备工作：

（1）创建工作空间

$ mkdir -p ~/catkin_workspace/src
$ cd ~/catkin_workspace/src
$ catkin_init_workspace

运行后在catkin_workspace--->src中会产生CMakeLists.txt文件，结果如下：

（2）编译工作空间

$ cd ~/catkin_workspace/
$ catkin_make

 在终端中运行结果为：

在工作区间catkin_workspace中会产生build、devel文件夹和 .catkin_workspace文件，如下图所示：

 （3）设置环境变量

$ source devel/setup.bash

运行结果为：

 （4）检查环境变量

$ echo $ROS_PACKAGE_PATH

运行结果：

 以上就是准备工作，在这个基础上，就可以在这个workspace上继续后续的代码编写了。

二、手柄连接测试

系统是Ubuntu18.04，在终端输入：

$ lsusb

运行结果：

 红色框显示的正好是我的手柄的型号，说明手柄连接成功。

另一种测试是否连接成功的方法是，在终端输入：

$ ls /dev/input

运行结果为：

 结果中出现了js0，也可能出现的是js1，不管是哪个，都说明手柄连接成功。

接下来，检验手柄上各个轴和键的对应关系，运行：

$ sudo jstest /dev/input/js0

运行结果为：

 sudo 命令可以提高用户权限，因此要先输入密码。输入密码后，回车，就可以看到很多个Axes（轴）和Buttons（按钮），可以按手柄上的按钮或者摇动操作杆，就会看到终端上对应位置的数字的改变。

或者使用命令jstest-gtk，可以从可视化图上看到轴和按钮的个数以及对应关系。

 运行结果为：

三、安装joy相关的包

需要订阅/joy话题，获取手柄上的信息，因此需要安装joy相关的包。

终端输入：

sudo apt-get install ros-melodic-joy
sudo apt-get install ros-melodic-joystick-drivers

注意要安装Ubuntu版本对应的Ros版本。本文中使用的Ubuntu18.04对应的Ros版本是melodic，可以在网上查询一下自己安装的Ubuntu对应的Ros版本，然后将其替换上述命令行中的“melodic”。

运行结果为：（因为我之前已经安装过，所以显示的是、 ）

 接下来，运行代码验证以下joy包是否安装成功。

运行命令：

$ roscore

启动Ros Master，也就是启动节点管理器，这是必要的，启动Master之后节点才可以在Master上注册节点信息、设置话题类型等。

启动Ros Master的界面如下：

 之后，运行joy_node命令：

$ rosrun joy joy_node

四、（单操作杆）手柄控制海龟

在catkin_workspace的src目录下创建control_turtle功能包，使用命令为：

$ catkin_create_pkg control_turtle roscpp rospy std_msgs geometry_msgs turtlesim

roscpp rospy std_msgs geometry_msgs turtlesim均为所需的依赖包。

运行结果为：（successfully出现即创建成功）

单个遥杆控制的.cpp代码为：

Single_teleop_turtle.cpp代码：

#include 
#include 
#include class TeleopTurtle
{
public:TeleopTurtle();private:// 处理手柄发送过来的信息void callback(const sensor_msgs::Joy::ConstPtr &joy);// 实例化ROS句柄ros::NodeHandle nh;// 定义订阅者对象，用来订阅手柄发送的数据ros::Subscriber sub;// 定义发布者对象，用来将手柄数据发布到乌龟控制话题上ros::Publisher pub;// 用来接收launch文件中设置的参数，绑定手柄摇杆、轴的映射int axis_linear, axis_angular;
};TeleopTurtle::TeleopTurtle()
{// 从参数服务器读取的参数nh.param("axis_linear", axis_linear, 1);nh.param("axis_angular", axis_angular, 2);pub = nh.advertise("/turtle1/cmd_vel", 1);sub = nh.subscribe("joy", 10, &TeleopTurtle::callback, this);
}void TeleopTurtle::callback(const sensor_msgs::Joy::ConstPtr &joy)
{geometry_msgs::Twist vel;// 将手柄摇杆轴拨动时值的输出赋值给乌龟的线速度和角速度vel.linear.x = joy->axes[axis_linear];vel.angular.z = joy->axes[axis_angular];ROS_INFO("当前线速度为:%.3lf ； 角速度为:%.3lf", vel.linear.x, vel.angular.z);pub.publish(vel);
}int main(int argc, char **argv)
{// 设置编码setlocale(LC_ALL, "");// 初始化ROS节点ros::init(argc, argv, "teleop_turtle");TeleopTurtle teleopTurtle;ros::spin();return 0;
}

双摇杆控制的.cpp代码为：

Double_teleop_turtle.cpp代码：

#include 
#include 
#include class TeleopTurtle
{
public:TeleopTurtle();private:// 处理手柄发送过来的信息void callback(const sensor_msgs::Joy::ConstPtr &joy);// 实例化ROS句柄ros::NodeHandle nh;// 定义订阅者对象，用来订阅手柄发送的数据ros::Subscriber sub;// 定义发布者对象，用来将手柄数据发布到乌龟控制话题上ros::Publisher pub;// 用来接收launch文件中设置的参数，绑定手柄摇杆、轴的映射int axis_linear, axis_angular;int sticks_left, sticks_right;
};TeleopTurtle::TeleopTurtle()
{// 从参数服务器读取的参数// 按手柄摇杆分配nh.param("sticks_left", sticks_left, 1);nh.param("sticks_right", sticks_right, 3);// 按键分配nh.param("axis_linear", axis_linear, 1);nh.param("axis_angular", axis_angular, 2);// Axes:  0:     0  1:     0  2:　0　  3:     0  4:     0  5:　0　  6:     0  7:     0 // 对应：0: 左摇杆轴左右// 　　　1: 左摇杆轴前后// 　　　2: 默认全不开放// 　　　3: 右摇杆轴左右// 　　　4: 右摇杆轴前后// 　　　5: 默认全不开放//　　　 6: 方向按键左+右// 　　　7: 方向按键前+后 pub = nh.advertise("/turtle1/cmd_vel", 10);sub = nh.subscribe("joy", 10, &TeleopTurtle::callback, this);
}void TeleopTurtle::callback(const sensor_msgs::Joy::ConstPtr &joy)
{geometry_msgs::Twist vel;// 将手柄摇杆轴拨动时值的输出赋值给乌龟的线速度和角速度if(joy->axes[axis_linear] || joy->axes[axis_angular]){vel.linear.x = joy->axes[axis_linear];vel.angular.z = joy->axes[axis_angular];}else if(joy->axes[sticks_left] ||  joy->axes[sticks_right]){vel.linear.x = joy->axes[sticks_left];vel.angular.z = joy->axes[sticks_right];}// // 将手柄摇杆轴拨动时值的输出赋值给乌龟的线速度和角速度// vel.linear.x = joy->axes[axis_linear];// vel.angular.z = joy->axes[axis_angular];// // 按键按动时也可以输出乌龟的线速度和角速度// vel.linear.x = joy->axes[sticks_left];// vel.angular.z = joy->axes[sticks_right];ROS_INFO("当前线速度为:%.3lf ; 角速度为:%.3lf", vel.linear.x, vel.angular.z);pub.publish(vel);
}int main(int argc, char **argv)
{// 设置编码setlocale(LC_ALL, "");// 初始化ROS节点ros::init(argc, argv, "teleop_turtle");TeleopTurtle teleopTurtle;ros::spin();return 0;
}

之后，在control_turtle--->src下创建Single_teleop_turtle.cpp / Double_teleop_turtle.cpp，命令为：

$ touch Single_teleop_turtle.cpp

结果为：

在catkin_workspace的src目录下创建launch_turtle功能包， 

$ catkin_create_pkg launch_turtle

运行结果为：

 看到 successfully ，则创建成功！

接着，在launch_turtle功能包下，右键创建launch文件夹（一般默认创建的文件夹为launch，其他当然也可以）

 最后在launch文件夹下创建turtlelaunch.launch，命令为：

$ touch turtlelaunch.launch

 turtlelaunch.launch中的代码为：

修改CMakeLists.txt配置文件，将下面代码添加到该文件中：

# 节点构建选项，配置可执行文件
add_executable(Single_teleop_turtle src/Single_teleop_turtle.cpp)
# 节点构建选项，配置目标链接库
target_link_libraries(Single_teleop_turtle ${catkin_LIBRARIES}
)

五、结果

手柄单遥感控制turtle运动

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