如何實(shí)現(xiàn)基于ROS服務(wù)通信模式

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ROS 服務(wù)通信模式

服務(wù)（services）是節(jié)點(diǎn)之間通訊的另一種方式。服務(wù)允許節(jié)點(diǎn)發(fā)送請求（request） 并獲得一個響應(yīng)（response）

AddTwoInts.h文件是根據(jù)AddTwoInts.srv文件生成的

還會自動生成

AddTwoIntsRequest.h

AddTwoIntsResponse.h

AddTwoInts.h所在的目錄是

\catkin_ws\devel

AddTwoInts.srv

int64 a
int64 b
---
int64 sum

server.cpp

/**
 * AddTwoInts Server
 */

#include "ros/ros.h"
#include "learning_communication/AddTwoInts.h"

// service回調(diào)函數(shù)，輸入?yún)?shù)req，輸出參數(shù)res
bool add(learning_communication::AddTwoInts::Request &req,
     learning_communication::AddTwoInts::Response &res)
{
  // 將輸入?yún)?shù)中的請求數(shù)據(jù)相加，結(jié)果放到應(yīng)答變量中
  res.sum = req.a + req.b;
  ROS_INFO("request: x=%ld, y=%ld", (long int)req.a, (long int)req.b);
  ROS_INFO("sending back response: [%ld]", (long int)res.sum);

  return true;
}

int main(int argc, char **argv)
{
  // ROS節(jié)點(diǎn)初始化
  ros::init(argc, argv, "add_two_ints_server");

  // 創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)句柄
  ros::NodeHandle n;

  // 創(chuàng)建一個名為add_two_ints的server，注冊回調(diào)函數(shù)add()
  ros::ServiceServer service = n.advertiseService("add_two_ints", add);

  // 循環(huán)等待回調(diào)函數(shù)
  ROS_INFO("Ready to add two ints.");
  ros::spin();

  return 0;
}

client.cpp

/**
 * AddTwoInts Client
 */

#include <cstdlib>
#include "ros/ros.h"
#include "learning_communication/AddTwoInts.h"

int main(int argc, char **argv)
{
  // ROS節(jié)點(diǎn)初始化
  ros::init(argc, argv, "add_two_ints_client");

  // 從終端命令行獲取兩個加數(shù)
  if (argc != 3)
  {
    ROS_INFO("usage: add_two_ints_client X Y");
    return 1;
  }

  // 創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)句柄
  ros::NodeHandle n;

  // 創(chuàng)建一個client，請求add_two_int service
  // service消息類型是learning_communication::AddTwoInts
  ros::ServiceClient client = n.serviceClient<learning_communication::AddTwoInts>("add_two_ints");

  // 創(chuàng)建learning_communication::AddTwoInts類型的service消息
  learning_communication::AddTwoInts srv;
  srv.request.a = atoll(argv[1]);
  srv.request.b = atoll(argv[2]);

  // 發(fā)布service請求，等待加法運(yùn)算的應(yīng)答結(jié)果
  if (client.call(srv))
  {
    ROS_INFO("Sum: %ld", (long int)srv.response.sum);
  }
  else
  {
    ROS_ERROR("Failed to call service add_two_ints");
    return 1;
  }

  return 0;
}

CMakeLists.txt

add_executable(server src/server.cpp)
target_link_libraries(server ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(server ${PROJECT_NAME}_gencpp)

add_executable(client src/client.cpp)
target_link_libraries(client ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(client ${PROJECT_NAME}_gencpp)

package.xml

<?xml version="1.0"?>
<package>
 <name>learning_communication</name>
 <version>0.0.0</version>
 <description>The learning_communication package</description>
 <maintainer email="hcx@todo.todo">hcx</maintainer>

 <license>TODO</license>

 <buildtool_depend>catkin</buildtool_depend>
 <build_depend>geometry_msgs</build_depend>
 <build_depend>roscpp</build_depend>
 <build_depend>rospy</build_depend>
 <build_depend>std_msgs</build_depend>
 <run_depend>geometry_msgs</run_depend>
 <run_depend>roscpp</run_depend>
 <run_depend>rospy</run_depend>
 <run_depend>std_msgs</run_depend>

 <build_depend>message_generation</build_depend>
 <run_depend>message_runtime</run_depend>


 <!-- The export tag contains other, unspecified, tags -->
 <export>
  <!-- Other tools can request additional information be placed here -->

 </export>
</package>

文件夾的主要功能

1）config：放置功能包中的配置文件，由用戶創(chuàng)建，文件名可以不同。
2）include：放置功能包中需要用到的頭文件。
3）scripts：放置可以直接運(yùn)行的Python腳本。
4）src：放置需要編譯的C++代碼。
5）launch：放置功能包中的所有啟動文件。
6）msg：放置功能包自定義的消息類型。
7）srv：放置功能包自定義的服務(wù)類型。
8）action：放置功能包自定義的動作指令。
9）CMakeLists.txt：編譯器編譯功能包的規(guī)則。

如何自定義服務(wù)數(shù)據(jù)

與話題消息類似，ROS中的服務(wù)數(shù)據(jù)可以通過srv文件進(jìn)行語言無關(guān)的接口定義，一般放置在功能包根目錄下的srv文件夾中。該文件包含請求與應(yīng)答兩個數(shù)據(jù)域，數(shù)據(jù)域中的內(nèi)容與話題消息的數(shù)據(jù)類型相同，只是在請求與應(yīng)答的描述之間，需要使用“—”三個橫線進(jìn)行分割。

針對加法運(yùn)算例程中的服務(wù)需求，創(chuàng)建一個定義服務(wù)數(shù)據(jù)類型的srv文件learning_communication/srv/AddTwoInts.sint64 a

int64 b

int64 sumv文件的內(nèi)容較為簡單，在服務(wù)請求的數(shù)據(jù)域中定義了兩個int64類型的變量a和b，用來存儲兩個加數(shù)； 又在服務(wù)應(yīng)答的數(shù)據(jù)域中定義了一個int64類型的變量sum，用來存儲“a+b”的結(jié)果。

完成服務(wù)數(shù)據(jù)類型的描述后，與話題消息一樣，還需要在功能包的package.xml和CMakeLists.txt文件中配置依賴與編譯規(guī)則，在編譯過程中將該描述文件轉(zhuǎn)換成編程語言所能識別的代碼。

打開package.xml文件，添加以下依賴配置

message_generation 
message_runtime

打開CMakeLists.txt文件，添加如下配置

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS 
geometry_msgs 
roscpp 
rospy 
std_msgs 
message_generation 
)

add_service_files( 
FILES 
AddTwoInts.srv 
)

message_generation包不僅可以針對話題消息產(chǎn)生相應(yīng)的代碼，還可以根據(jù)服務(wù)消息的類型描述文件產(chǎn)生相關(guān)的代碼。 功能包編譯成功后，在服務(wù)的Server節(jié)點(diǎn)和Client節(jié)點(diǎn)的代碼實(shí)現(xiàn)中就可以直接調(diào)用這些定義好的服務(wù)消息了。 接下來我們就編寫Server和Client節(jié)點(diǎn)的代碼，完成兩數(shù)相加求和的服務(wù)過程。

代碼解釋

Server節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)過程

1． 頭文件

#include "learning-communication/AddTwoInts.h"

使用ROS中的服務(wù)，必須包含服務(wù)數(shù)據(jù)類型的頭文件，這里使用的頭文件是learning_communication/AddTwoInts.h，該頭文件根據(jù)我們之前創(chuàng)建的服務(wù)數(shù)據(jù)類型的描述文件AddTwoInts.srv自動生成。

2．主函ros::ServiceServer service = n.advertiseService(“add_two_ints”, add);部分相對簡單，先初始化節(jié)點(diǎn)，創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)句柄，重點(diǎn)是要創(chuàng)建一個服務(wù)的Server，指定服務(wù)的名稱以及接收到服務(wù)數(shù)據(jù)后的回調(diào)函數(shù)。然后開始 循環(huán)等待服務(wù)請求；一旦有服務(wù)請求，Server就跳入回調(diào)函數(shù)進(jìn)行處理。

3．回調(diào)函數(shù)部分

bool add(learning_communication::AddTwoInts::Request &req,learning_communication::AddTwoInts::Response &res)

回調(diào)函數(shù)是真正實(shí)現(xiàn)服務(wù)功能的部分，也是設(shè)計的重點(diǎn)。add（）函數(shù)用于完成兩個變量相加的功能，其傳入?yún)?shù)便是我們在服務(wù)數(shù)據(jù)類型描述文件中聲明的請求與應(yīng)答的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

{ 
res.sum = req.a + req.b;
ROS_INFO("request: x=%ld, y=%ld", (long int)req.a, (long int)req.b);
ROS_INFO("sending back response: [%ld]", (long int)res.sum);
ROS_INFO("sending back response: [%ld]", (long int)res.sum);
return true;
}

在完成加法運(yùn)算后，求和結(jié)果會放到應(yīng)答數(shù)據(jù)中，反饋到Client，回調(diào)函數(shù)返回true。

服務(wù)中的Server實(shí)現(xiàn)流程如下：

·初始化ROS節(jié)點(diǎn)。

·創(chuàng)建Server實(shí)例。

·循環(huán)等待服務(wù)請求，進(jìn)入回調(diào)函數(shù)。

·在回調(diào)函數(shù)中完成服務(wù)功能的處理并反饋應(yīng)答數(shù)據(jù)。

Client節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)過程。

1．創(chuàng)建Client

 ros::ServiceClient client = n.serviceClient<learning_communication::AddTwoInts> ("add_two_ints");

首先需要創(chuàng)建一個add_two_ints的Client實(shí)例，指定服務(wù)類型為learning_communication：AddTwoInts。

2．發(fā)布服務(wù)請求

learning_communication::AddTwoInts srv;
srv.request.a = atoll(argv[1]);
srv.request.b = atoll(argv[2]);

然后實(shí)例化一個服務(wù)數(shù)據(jù)類型的變量，該變量包含兩個成員：request和response。將節(jié)點(diǎn)運(yùn)行時輸入的兩個參數(shù)作為需要相加的兩個整型數(shù)存儲到變量中。

if (client.call(srv))

接著進(jìn)行服務(wù)調(diào)用。該調(diào)用過程會發(fā)生阻塞，調(diào)用成功后返回true，訪問srv.reponse即可獲取服務(wù)請求的結(jié)果。如果調(diào)用失敗會返回false，srv.reponse則不可使用。

服務(wù)中的Client實(shí)現(xiàn)流程如下：

·初始化ROS節(jié)點(diǎn)。

·創(chuàng)建一個Client實(shí)例。

·發(fā)布服務(wù)請求數(shù)據(jù)。

·等待Server處理之后的應(yīng)答結(jié)果。

編譯功能包

編輯CMakeLists.txt文件，加入如下編譯規(guī)則：

add_executable(server src/server.cpp)
target_link_libraries(server ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(server ${PROJECT_NAME}_gencpp)
add_executable(client src/client.cpp)
target_link_libraries(client ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(client ${PROJECT_NAME}_gencpp)

現(xiàn)在就可以使用catkin_make命令編譯功能包了。

運(yùn)行Server和Client

運(yùn)行編譯生成的Server和Client節(jié)點(diǎn)。

1．啟動roscore

在運(yùn)行節(jié)點(diǎn)之前，首先需要確保ROS Master已經(jīng)成功啟動：

roscore2．運(yùn)行Server節(jié)點(diǎn)打開終端，使用如下命令運(yùn)行Server節(jié)點(diǎn)：roscore

2．運(yùn)行Server節(jié)點(diǎn)打開終端，使用如下命令運(yùn)行

Server節(jié)點(diǎn)： rosrun learning_communication server

3．運(yùn)行Client節(jié)點(diǎn)

打開一個新的終端，運(yùn)行Client節(jié)點(diǎn)，同時需要輸入加法運(yùn)算的兩個加數(shù)值：

$ rosrun learning_communication client 3 5

Client啟動后發(fā)布服務(wù)請求，并成功接收到反饋結(jié)果

Server接收到服務(wù)調(diào)用后完成加法求解，并將結(jié)果反饋給Client

wiki

rosservice list     輸出可用服務(wù)的信息
rosservice call     調(diào)用帶參數(shù)的服務(wù)
rosservice type     輸出服務(wù)類型
rosservice find     依據(jù)類型尋找服務(wù)find services by service type
rosservice uri     輸出服務(wù)的ROSRPC uri

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