微软Xbox One无线手柄控制机器人

Posted 2020-10-17

 

　　ROS中的joy包提供了游戏手柄的驱动，并且包含joy_node节点，这一节点可以发布包含手柄按钮和轴信息的Joy消息。在终端中输入下面命令，安装joy包：

$ sudo apt-get install ros-kinetic-joy

Configuring the Joystick

　　安装好之后，将用USB线将手柄连上电脑，然后输入下面指令看看Linux能否找到设备：

$ ls /dev/input/

　　通常会输出下面类似的信息：

by-id    event0  event2  event4  event6  event8  mouse0  mouse2  uinput
by-path  event1  event3  event5  event7  js0     mice    mouse1

　　游戏手柄的名字一般为jsX，这里我们的手柄为js0，可以使用jstest命令来测试手柄：

$ sudo jstest /dev/input/js0

　　按下手柄上不同的按钮或者移动摇杆，可以看到相应数据发生变化：

　　接下来要让ROS节点joy_node能获取手柄信息，先列出手柄的权限( ls -l: 以长格式的形式查看当前目录下所有可见文件的详细属性)：

$ ls -l /dev/input/js0

　　将会看到下面类似的输出：

crw-rw-XX- 1 root dialout 188, 0 2009-08-14 12:04 /dev/input/jsX

　　c表示该文件是一个字符设备文件(character)，一般置于/dev目录下，一次传输一个字节的设备被称为字符设备，如键盘、字符终端等，传输数据的最小单位为一个字节。r代表具有可读权限；w代表具有可写权限；x代表具有可执行权限，- 代表无权限。其中前三个表示文件属主的权限，中间三个表示组用户权限，最后三个表示其他用户权限。

 　　如果XX为rw，表示js设备配置正确；如果XX为--表示设备没有配置正确，需要添加权限：

$ sudo chmod a+rw /dev/input/js0

Starting the Joy Node

　　为了能发布joy消息我们需要运行joy_node节点，并且指定设备名，默认为js0（tell the joy node which joystick device to use the default is js0）：

$ roscore
$ rosparam set joy_node/dev "/dev/input/js0"

　　然后就可以运行joy_node节点：

$ rosrun joy joy_node

　　如果运行成功，端中会显示下面的信息：

[ INFO] [1513180661.775001483]: Opened joystick: /dev/input/js0. deadzone_: 0.050000. 

　　打开一个新终端，输入下面命令查看具体的joy消息：

$ rostopic echo joy

　　sensor_msgs/Joy消息格式如下： 

# Reports the state of a joysticks axes and buttons.
Header header           # timestamp in the header is the time the data is received from the joystick
float32[] axes          # the axes measurements from a joystick
int32[] buttons         # the buttons measurements from a joystick 

 蓝牙无线连接

　　打开Ubuntu16.04的蓝牙，查找到Xbox Wireless Controller后进行连接：

　　不过在连接过程中遇到了一些问题，蓝牙一连上就掉了。下面这个方法可以解决这一问题：

　　1. install 

sudo apt install sysfsutils

　　2. 以管理员权限用gedit打开sysfs.conf文件

sudo gedit /etc/sysfs.conf

　　3. 在文件中加入下面一行：

module/bluetooth/parameters/disable_ertm = 1

　　4. 保存文件然后重启电脑。开机后再次连接：

　　待手柄上的指示灯常亮，用ls命令查看设备，可以看出js0已经安装好：

测试与校准

　　JStest is a simple and useful tool that you can use to calibrate your controllers’ axis.

sudo apt-get install jstest-gtk

　　输入下面命令打开jstest的GUI界面，选择已经连接上的Xbox One手柄

$ jstest-gtk

　　点击Properties属性按钮，可以进行手柄测试：

 

Writing a Teleoperation Node for a Linux-Supported Joystick

　　在工作空间中创建一个测试package：

$ cd ~/catkin_ws/src
$ catkin_create_pkg learning_joy roscpp turtlesim joy
$ cd ~/catkin_ws/
$ catkin_make

　　然后在package的src文件夹中创建turtle_teleop_joy.cpp源文件

#include <ros/ros.h>
#include <geometry_msgs/Twist.h>
#include <sensor_msgs/Joy.h>

// create the TeleopTurtle class and define the joyCallback function that will take a joy msg
class TeleopTurtle
{
public:
  TeleopTurtle();

private:
  void joyCallback(const sensor_msgs::Joy::ConstPtr& joy);

  ros::NodeHandle nh_;

  int linear_, angular_;   // used to define which axes of the joystick will control our turtle
  double l_scale_, a_scale_;
  ros::Publisher vel_pub_;
  ros::Subscriber joy_sub_;

};


TeleopTurtle::TeleopTurtle(): linear_(1), angular_(2)
{
  //  initialize some parameters
  nh_.param("axis_linear", linear_, linear_);  
  nh_.param("axis_angular", angular_, angular_);
  nh_.param("scale_angular", a_scale_, a_scale_);
  nh_.param("scale_linear", l_scale_, l_scale_);

  // create a publisher that will advertise on the command_velocity topic of the turtle
  vel_pub_ = nh_.advertise<geometry_msgs::Twist>("turtle1/cmd_vel", 1);

  // subscribe to the joystick topic for the input to drive the turtle
  joy_sub_ = nh_.subscribe<sensor_msgs::Joy>("joy", 10, &TeleopTurtle::joyCallback, this);
}


void TeleopTurtle::joyCallback(const sensor_msgs::Joy::ConstPtr& joy)
{
  geometry_msgs::Twist twist;

  // take the data from the joystick and manipulate it by scaling it and using independent axes to control the linear and angular velocities of the turtle
  twist.angular.z = a_scale_*joy->axes[angular_];
  twist.linear.x = l_scale_*joy->axes[linear_];

  vel_pub_.publish(twist); 
}


int main(int argc, char** argv)
{
  // initialize our ROS node, create a teleop_turtle, and spin our node until Ctrl-C is pressed
  ros::init(argc, argv, "teleop_turtle");
  TeleopTurtle teleop_turtle;

  ros::spin();
}

　　在CMakeLists中加入下面这两行：

add_executable(turtle_teleop_joy src/turtle_teleop_joy.cpp)
target_link_libraries(turtle_teleop_joy ${catkin_LIBRARIES})

　　按照前面的操作连接并配置好手柄以后，在learning_joy目录下新建一个launch文件夹并在其中创建turtle_joy.launch文件（注意joystick设备名称要写对）：

<launch>
 <!-- Turtlesim Node-->
  <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="sim"/>

 <!-- joy node -->
  <node pkg="joy" type="joy_node" name="turtle_joy" respawn="true">
    <param name="dev" type="string" value="/dev/input/js0" />
    <param name="deadzone" value="0.12" />
  </node>

 <!-- Axes -->
  <param name="axis_linear" value="1" type="int"/>
  <param name="axis_angular" value="0" type="int"/>
  <param name="scale_linear" value="2" type="double"/>
  <param name="scale_angular" value="2" type="double"/>
  <node pkg="learning_joy" type="turtle_teleop_joy" name="teleop"/>
</launch>

 　　编译好之后执行下面的命令，可以开启3个节点（turtlesim_node海龟仿真节点、joy_node发布手柄消息节点、turtle_teleop_joy订阅手柄消息并发布turtle1/cmd_vel消息节点），实现用手柄控制海龟运动：

roslaunch learning_joy turtle_joy.launch 

 　　用手柄上的左摇杆（下图中的1）来控制海龟：Up/Down Axis控制前进和后退；Left/Right Axis控制左转和右转

 

 

 

 

参考：

joy

teleop_twist_joy

WIN10怎样校准和设置游戏手柄

如何将 Xbox One 无线控制器连接到 Windows PC

Get to know your Xbox One Wireless Controller

How to Set Up an Xbox One Controller in Ubuntu

How do I get an Xbox One controller to work with 16.04

Configuring and Using a Linux-Supported Joystick with ROS

Writing a Teleoperation Node for a Linux-Supported Joystick