👩‍💻ROS2 JointState vs. JointTrajectory

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ROS2 메세지 JointState와 JointTrajectory 비교

Published

June 9, 2025

ROS에서 sensor_msgs/JointState와 trajectory_msgs/JointTrajectory는 목적과 사용 시점이 뚜렷하게 다릅니다.

📌 비교 요약

메시지 유형	목적	필드	사용 시점
JointState (`sensor_msgs/JointState`)	현재 조인트의 상태(위치, 속도, 토크 등)를 보고	header, joint 이름, position[], velocity[], effort[]	- 센서나 시뮬레이터, 하드웨어에서 피드백 제공 - `robot_state_publisher`나 Rviz 같은 상태 시각화 - 제어 루프에서 현재 상태 수신
JointTrajectory (`trajectory_msgs/JointTrajectory`)	조인트의 목표 궤적(waypoint 집합)을 명령	header, joint_names[], points[] (각 point는 positions, velocities, accelerations, efforts, time_from_start 포함)	- MoveIt!, ROS 컨트롤러(Action 서버)를 통한 로봇 동작 계획 실행 - 시퀀셜한 조인트 목표 전달 - `FollowJointTrajectory` 액션 호출

1 🔄 사용 예시와 흐름

1.1 1. 상태 피드백용 – `JointState`

하드웨어나 Gazebo 플러그인이 조인트 센서 데이터를 실시간으로 발행
퍼블리셔 예: joint_states 토픽
소비처: robot_state_publisher/JointStatePublisher, TF 시스템, Rviz, 모니터링 툴 등

1.2 2. 궤적 명령용 – `JointTrajectory`

MoveIt! 또는 다른 경로 생성기가 계획된 조인트 궤적을 생성
메시지 구성 예: joint_names = [“joint1”, “joint2”], points는 여러 스텝으로 구성
컨트롤러에 전달: FollowJointTrajectory 액션 서버 호출

1.3 3. 제어 사이클 내 캡처

궤적 실행 중 컨트롤러는 JointTrajectory 명령을 받아들이고,
실제 하드웨어는 현재 상태를 다시 JointState로 발행하여
피드백 루프 및 모니터링 가능 (e.g. FollowJointTrajectoryFeedback)

❗ 자주 묻는 실수

JointState를 명령용으로 사용하는 것은 바람직하지 않습니다. 내부 상태 보고용 메시지입니다
반대로, JointTrajectory는 단순 상태 보고용으로는 적합하지 않으며, 시간 기반 waypoint 전달용입니다.
JointState는 시간 시리즈 데이터를 여러 번 발행할 수 있고,
JointTrajectory는 단 한 번의 메시지로 전 궤적을 함께 전달합니다

2 ✅ 언제 어떤 메시지를 써야 할까?

조인트의 현 상태를 알고 싶다?: sensor_msgs/JointState (pub/sub)
로봇에게 특정 궤적을 따라 움직이라고 지시하고 싶다?: trajectory_msgs/JointTrajectory (보통 FollowJointTrajectory 액션과 함께 사용)

🎯 정리

JointState = “지금 로봇 조인트는 어디 있는가?”
JointTrajectory = “조인트를 이 시간 계획(sequence)에 따라 움직여라”

JointState와 JointTrajectory 메시지를 사용하는 Python/C++ 코드 예제와 함께, 각각의 사용 목적과 실행 흐름을 설명드릴게요.

3 `sensor_msgs/JointState` 예제

– 현재 조인트 상태 발행

✔️ Python 예제 (ROS Noetic)

#!/usr/bin/env python
import rospy
:contentReference[oaicite:1]{index=1}

def main():
    :contentReference[oaicite:2]{index=2}
    :contentReference[oaicite:3]{index=3}
    :contentReference[oaicite:4]{index=4}

    js = JointState()
    js.name = ['joint1','joint2']
    js.position = [0.0, 0.0]
    js.velocity = [0.0, 0.0]
    js.effort = [0.0, 0.0]

    angle = 0.0
    while not rospy.is_shutdown():
        angle += 0.01
        js.header.stamp = rospy.Time.now()
        js.position[0] = angle
        js.position[1] = -angle
        pub.publish(js)
        rate.sleep()

:contentReference[oaicite:5]{index=5}
    main()

✔️ C++ 예제

#include <ros/ros.h>
#include <sensor_msgs/JointState.h>

:contentReference[oaicite:6]{index=6}
    :contentReference[oaicite:7]{index=7}
    :contentReference[oaicite:8]{index=8}
    :contentReference[oaicite:9]{index=9}
    :contentReference[oaicite:10]{index=10}

    sensor_msgs::JointState js;
    js.name = {"joint1","joint2"};
    js.position = {0.0, 0.0};
    js.velocity = {0.0, 0.0};
    js.effort = {0.0, 0.0};

    double angle = 0.0;
    while (ros::ok()){
        angle += 0.01;
        js.header.stamp = ros::Time::now();
        js.position[0] = angle;
        js.position[1] = -angle;
        pub.publish(js);
        rate.sleep();
    }
    return 0;
}

이 예제는 주기적으로 joint_states 토픽에 현재 조인트 각도, 속도, 토크를 발행하는 역할을 수행합니다. 이는 robot_state_publisher, Rviz, 또는 다른 소비자 노드에서 로봇 상태를 모니터링하거나 시각화할 때 사용됩니다.

4 `trajectory_msgs/JointTrajectory` 예제

– 궤적 목표 명령

✔️ Python 예제 (ROS Noetic)

#!/usr/bin/env python
import rospy
:contentReference[oaicite:12]{index=12}

def main():
    :contentReference[oaicite:13]{index=13}
    :contentReference[oaicite:14]{index=14}
    :contentReference[oaicite:15]{index=15}

    traj = JointTrajectory()
    traj.joint_names = ['joint1','joint2']
    traj.header.stamp = rospy.Time.now()

    pt1 = JointTrajectoryPoint()
    pt1.positions = [0.5, -0.5]
    pt1.time_from_start = rospy.Duration(2.0)
    pt2 = JointTrajectoryPoint()
    pt2.positions = [1.0, -1.0]
    pt2.time_from_start = rospy.Duration(4.0)

    traj.points = [pt1, pt2]
    pub.publish(traj)
    rospy.loginfo("Trajectory sent!")

✔️ C++ 예제

#include <ros/ros.h>
#include <trajectory_msgs/JointTrajectory.h>
#include <trajectory_msgs/JointTrajectoryPoint.h>

:contentReference[oaicite:16]{index=16}
    :contentReference[oaicite:17]{index=17}
    :contentReference[oaicite:18]{index=18}
    :contentReference[oaicite:19]{index=19}
    :contentReference[oaicite:20]{index=20}

    trajectory_msgs::JointTrajectory traj;
    traj.joint_names = {"joint1","joint2"};
    traj.header.stamp = ros::Time::now();

    trajectory_msgs::JointTrajectoryPoint pt1, pt2;
    pt1.positions = {0.5, -0.5};
    pt1.time_from_start = ros::Duration(2.0);
    pt2.positions = {1.0, -1.0};
    pt2.time_from_start = ros::Duration(4.0);

    traj.points = {pt1, pt2};
    pub.publish(traj);
    ROS_INFO("Published trajectory");
    return 0;
}

이 예시는 FollowJointTrajectory 스타일의 컨트롤러에 조인트 궤적을 한번에 전달하는 코드입니다. 각 포인트는 시간 기준으로 조인트 목표 위치를 담고 있어, 컨트롤러가 이를 따라가는 방식입니다. joint_names 길이는 포인트 하나에 포함된 position 배열의 길이와 같아야 합니다.

🎥 추천 영상 JointTrajectory 실제 사용 사례: Joint trajectory controller in ROS with Python and RRRbot

위 영상은 실제 로봇 팔에 JointTrajectory 메시지를 명령하여 동작시키는 과정을 잘 보여줍니다. 시작부터 실행 흐름과 컨트롤러와의 통신을 확인하기에 좋습니다.

5 📌 흐름 요약

현재 상태가 필요할 때 → sensor_msgs/JointState로 상태 발행
로봇을 움직이고 싶을 때 → trajectory_msgs/JointTrajectory로 궤적 계획 전달
컨트롤러는 궤적을 읽고 액추에이터로 변환하며, 실행 중 JointState로 피드백 제공

이 구성은 로봇 제어계에서 피드백 루프와 명령 루프를 분리하여 안정성을 보장합니다.

1 🔄 사용 예시와 흐름

1.1 1. 상태 피드백용 – JointState

1.2 2. 궤적 명령용 – JointTrajectory