[转]使用rosbridge协议实现安卓跟ros的解耦

安卓与ROS通信的现状

因为ROS官方支持的语言绑定只有C++和Python，所以目前安卓想与ROS通信，必须借助半官方的rosjava包，而Rosjava太重了，因为它跟C++/Python一样，是一个全功能的ROS绑定，意即你可以在Java（android）平台上创建Master Node，然后其他Node（C++/Python）可以连上这个Master，进行分布式通信！这对于桌面Java或许还能接受，但对于android实在是过于复杂了。 
另外，rosjava的gradle脚本太复杂，需要很深的gradle知识才能将其集成到自己的android工程，很多公司（比如我们-_-!）嫌麻烦直接导入rosjava的demo工程，然后将自己的代码添加进去，团队里如果有新人加入，则还要重新搭建一个rosjava环境，太麻烦了。

rosbridge协议

很多人都觉得移动平台or嵌入式系统要实现跟ROS进行分布式通信成本太高昂，大家寻思用C/S架构可能更符合移动平台的需求，于是提出了rosbridge协议，该协议的基本思想是将节点间的分布式通信，改成client节点与一个代理节点进行C/S通信，然后代理节点再将请求转发给server节点，这样移动端就不需要实现整个ROS平台，只需要跟代理节点通信即可。 
这是一篇比较rosjava跟rosbridge优劣的pdf，简单来说，就是移动平台以牺牲做server节点的代价，换来了轻量级ROS交互的能力。不过特殊情况下rosjava还是有用的，比如机器人的底盘调用机械臂的service，如果机械臂只支持rosbridge，则调用不可行——不过这种情况通过pub/sub应该也能解决。

ROSBridgeClient库

要让android能收发rosbridge消息，首先要支持WebSocket这种特殊的传输通道才能实现android接收ROS端publish（推送）过来的消息，目前实现WebSocket的大部分集中在桌面Java，比如Jetty、Netty等，其中Jetty因为用到了某些Dalvik VM不支持的java类而导致不能在android上使用。另外android自身的webview对WebSocket的支持较晚，不能保证全机型覆盖，所以Java-WebSocket这个用java.nio包里的类实现的WebSocket就脱颖而出。 
有了传输通道，剩下的就是怎么组包发送了，这个库不仅要将发送的Java类型转换成语言无关的ROS消息类型（反之亦然），还要将ROS操作（订阅、发布、调用service、广播topic等）转换成rosbridge里规定的json串，在评估了java_rosbridge库和ROSBridgeClient库后，我选择了后者，因为前者虽然更小巧，但是用的jetty来实现WebSocket通信，没法跑在android上。

添加std_msgs包里的消息类型

在试用ROSBridgeClient库的过程中，我发现作者连std_msgs里的消息类型——例如String——都没有实现，却而代之的，是一个精巧的注解加反射机制实现的meta message类型，要扩展很简单，见我fork出来的repo 。
在摸索std_msgs的过程中，我弄明白一个机制：ROS的内置类型其实并不是实际存在的，它必须对应到具体语言的内置类型，所以为了跨语言通信，所有Message只能使用Wrapper类型，这就解释了为什么std_msgs包里一堆wrapper了，因为每个msg文件里的内置类型（比如string），都是不存在的，必须对应到Java的String，或Python的str、或C++的std::string，唯独不能对应ROS的string，因为ROS不是一门语言。