Week14 实验报告 —— ROS2 Web远程控制小海龟系统 一、实验名称
ROS2 Web远程控制与自动巡航系统设计
二、实验目的
本周课程主要学习ROS2与Web前端技术结合的方法，通过构建网页控制界面，实现浏览器对Turtlesim仿真环境中的海龟进行远程操控。
通过本实验达到以下目标：
理解ROS2节点通信机制 学习WebSocket实时通信技术 掌握ROS2 Topic消息发布与订阅 学习前后端交互流程 实现远程控制机器人运动 实现自动巡航与状态监测功能 三、实验环境 软件环境 Ubuntu 24.04 ROS2 Rolling Python 3.12 HTML5 CSS3 JavaScript WebSocket ROS2功能包 turtlesim geometry_msgs rclpy std_msgs 四、实验原理
- 系统架构
整个系统采用前后端分离结构。
浏览器控制页面 │ │ WebSocket ▼ Python Web服务器 │ │ ROS2 Topic ▼ Turtlesim节点
网页负责发送控制指令。
Python后端接收指令后转换为ROS2消息。
ROS2节点再向Turtlesim发布速度控制信息。
最终控制海龟完成移动。
- 运动控制原理
海龟运动通过发布Twist消息实现。
geometry_msgs/msg/Twist
包含：
linear.x angular.z
其中：
linear.x 控制前进速度 angular.z 控制转向速度
通过不同参数组合实现：
前进 后退 左转 右转 停止
等功能。
- 自动巡航模式
为了提高系统智能化程度，本实验增加了自动模式。
自动模式启动后：
前进 ↓ 检测边界 ↓ 转向 ↓ 继续前进
循环执行。
使海龟能够在仿真环境中持续运动。
五、实验过程 步骤一：启动ROS2环境
打开终端：
source /opt/ros/rolling/setup.bash
启动Turtlesim：
ros2 run turtlesim turtlesim_node
成功打开仿真窗口。
步骤二：编写控制节点
创建ROS2控制节点。
功能包括：
发布速度指令 接收网页控制命令 实现自动巡航逻辑
测试结果：
ros2 topic echo /turtle1/cmd_vel
能够正常收到控制数据。
步骤三：搭建Web控制页面
设计网页控制器。
实现功能：
上下左右控制按钮 停止按钮 自动模式切换 状态显示区域 地图预览窗口
界面采用深色主题设计。
提高了可视化效果。
步骤四：实现WebSocket通信
建立浏览器与ROS2之间的数据通道。
连接成功后：
网页发送指令 → WebSocket → Python服务 → ROS2节点 → Turtlesim
实现实时控制。
步骤五：自动巡航测试
启动自动模式：
自动模式运行中
系统持续发送运动指令。
海龟能够自动完成运动轨迹绘制。
实验截图显示海龟成功完成复杂图形绘制。
六、实验结果
本实验成功实现：
功能一：手动控制
支持：
前进 后退 左转 右转 停止
控制响应及时。
功能二：自动巡航
自动模式能够持续运行。
实现自主运动功能。
功能三：地图显示
网页端实时显示：
当前位置 运动状态 地图预览
提高了用户体验。
功能四：状态监控
实时显示：
x坐标 y坐标 角度 速度 运动状态
方便调试与分析。
七、实验成果展示 实验截图1
Web远程控制界面成功运行。
包含方向控制按钮和自动模式按钮。
实验截图2
自动巡航模式启动。
海龟按照预设逻辑自主运动。
实验截图3
Turtlesim成功绘制运动轨迹。
证明ROS2控制指令正常执行。
实验截图4
实时地图预览与状态数据显示正常。
完成前后端通信验证。
八、实验总结
通过本周实验，我完成了基于ROS2和Web技术的远程控制系统开发。实验过程中学习了ROS2节点通信机制、Topic消息传输方式以及WebSocket实时通信技术，并成功将网页控制界面与Turtlesim仿真平台结合，实现了远程控制和自动巡航功能。
本项目不仅加深了我对ROS2框架的理解，也让我掌握了机器人系统与Web应用结合的方法。通过自动模式和地图预览功能的实现，我进一步认识到机器人自主控制与可视化监控的重要性。这些技术在智能机器人、远程运维以及具身智能系统中具有广泛应用价值，为后续学习导航、SLAM以及机器人自主决策奠定了良好的基础。
九、完成情况 项目 完成情况 ROS2环境配置 ✅ Turtlesim运行 ✅ Web控制界面 ✅ WebSocket通信 ✅ 自动巡航功能 ✅ 状态监控显示 ✅ 地图预览功能 ✅ 实验报告编写 ✅
实验结果：成功完成 Week14 ROS2 Web远程控制系统设计与实现。