Footswitch应用之Python键盘按键监听程序

1. Footswitch介绍

Footswitch实际上可以看作一个超大号的键盘按键，或者是鼠标按键。它可以作为一个USB口外接设备人为产生触发信号给被控的设备，如常见的例子有激光发射或超声设备录制图像等的触发信号。那么如果我们需要把这个硬件用起来，接入到ROS中，作为机械臂切换交互还是不交互模式的触发信号，应该怎么使用？这就是这篇博文的写作动机。

2. Footswitch触发按键配置

简单的理解，Footswitch的基本原理其实就是向系统发送键盘指令，或者鼠标指令。因此在使用前，我们需要对刚买回来的footswtich做一个键盘的映射，这就需要用到厂家提供的配套软件了。

2.1 软件下载

下载地址: https://pcsensor.com/article1/download-footswitch , 下载之后解压安装即可，由于没有Linux的版本，所以需要先在windows系统下配置好，再切回到Linux系统下编写代码接入到ROS中。

2.2 软件设置

软件的设置逻辑是需要将按键映射到一个键盘上不存在的按键，可以是F13到F24的任意一个按键，这里我们映射到F13。 此外，Footswitch是一个常开按键，所以触发方式选择按下触发，至于为什么4中我们选择持续触发，在下文的可能的疑问中我们会做相应的解释。

3. 键盘监听程序

3.1 python 配置

python需要安装一个包：

pip install pynput

3.2 python 程序

所有准备工作完成后，可以编写代码，所监听到的按键值的数据类型为pynput.keyboard.Key, 如果令flag_onlyfw=True则会监听所有的按键，按下Esc键可退出程序。

# !/usr/bin/env python
# --*--coding=utf-8--*--
# author: Dianye Huang
from pynput import keyboard
from pynput.keyboard import Key

class FootSwitchListener:
    def __init__(self,
                 target_key=Key.f13,
                 flag_onlyfw=False) -> None:
        self.count = 0
        self.target_key = target_key
        self.flag_onlyfw = flag_onlyfw

    def on_press(self, key):
        self.process_key(key, 'press')

    def on_release(self, key):
        self.process_key(key, 'release')
        if key == keyboard.Key.esc:  # Stop listener when press key.esc
            return False

    def process_key(self, key, prompt:str):
        if self.flag_onlyfw:
            if key == self.target_key:
                self.count += 1
                print(f' {self.count} {prompt}: {key}')
        else:
            self.count += 1
            print(f' {self.count} {prompt}: {key}')

    def run(self):
        with keyboard.Listener(on_press=self.on_press,
                    on_release=self.on_release) as listener:
            listener.join()

if __name__ == '__main__':
    footswitch = FootSwitchListener(target_key=Key.f13, flag_onlyfw=True)
    print('Start listening footswitch!')
    footswitch.run()
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4. 可能的疑问

4.1 为什么不直接在软件上设置单触发?

因为经过试验，我们所购买的FS22-PM型号的footswitch选择触发信号为单触发后，按下按键后on_press和on_release函数会先后触发，而选择触发信号为持续触发后，按下按键会一直触发on_press函数，直到释放按键后才会触发一次on_release函数。这与需求是一致的，例如按下footswitch后超声设备持续录像，松开后停止录像。

4.2 如何将其封装成ROS接口?

上述程序是不完整的，如，没有必要一直读取触发的信号，可以增加一个标志位判断按下状态和释放状态。除了比较懒的原因，还有一点是，不希望直接提供off the shelf 的代码，直接复制粘贴容易误人子弟。而ROS接口，可以声明一个publisher 发送一个以std_msg::UInt8为数据类型的话题。或者在参数服务器rosparam中设置一个参数，改变该参数的值供调用程序参考。又或者是开一个service，这种方法我觉得效率比较低，不建议采用。

以上，希望对大家有所帮助，祝周末愉快！

Dianye Huang
2022年8月20日