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2022/08/23阅读:7主题:默认主题

【ROS学习】2.ROS通信机制——服务通讯

本系列文章主要为了记录ROS知识关键点,方便自己快速复习,学习主要参考autolabor的教程

2.2 服务通信

服务通信也是ROS中一种极其常用的通信模式,服务通信是基于请求响应模式的,是一种应答机制。也即: 一个节点A向另一个节点B发送请求,B接收处理请求并产生响应结果返回给A,用于偶然的、对实时性有要求、有一定逻辑处理需求的数据传输场景。

2.2.1 服务通信理论模型

该模型中涉及到三个角色:

  • ROS master(管理者)
  • Server(服务端)
  • Client(客户端)

2.2.1 服务通信理论模型

该模型中涉及到三个角色:

  • ROS master(管理者)
  • Server(服务端)
  • Client(客户端)

ROS Master 负责保管 Server 和 Client 注册的信息,并匹配话题相同的 Server 与 Client ,帮助 Server 与 Client 建立连接,连接建立后,Client 发送请求信息,Server 返回响应信息。 整个流程由以下步骤实现:

0.Server注册
1.Client注册
2.ROS Master实现信息匹配
3.Client发送请求
4.Server发送响应

与话题通信不同:在ROS Master实现信息匹配时,服务通信中Client直接获得了ServerTCP地址,而在话题通信中,listener要先通过RCP来获取Talker的TCP地址,再实现数据传输,比服务通讯多了一个步骤(这也是为什么话题通讯适应与实时性的场景)

2.2.2 服务通讯自定义srv

srv 文件内的可用数据类型与 msg 文件一致,且定义 srv 实现流程与自定义 msg 实现流程类似:

  1. 按照固定格式创建srv文件
  2. 编辑配置文件
  3. 编译生成中间文件

1.定义srv文件

服务通信中,数据分成两部分,请求与响应,在 srv 文件中请求和响应使用---分割,具体实现如下:

功能包下新建 srv 目录,添加 xxx.srv 文件,内容:

# 客户端请求时发送的两个数字
int32 num1
int32 num2
---
# 服务器响应发送的数据
int32 sum

2. 编辑配置文件

package.xml中添加编译依赖执行依赖

  <build_depend>message_generation</build_depend>
  <exec_depend>message_runtime</exec_depend>

CMakeLists.txt编辑 srv相关配置

#编译依赖
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  roscpp
  rospy
  std_msgs
  message_generation
)
# 需要加入 message_generation,必须有 std_msgs
## 配置 msg 源文件
add_message_files(
  FILES
  AddInts.srv
)
# 生成消息时依赖于 std_msgs
generate_messages(
  DEPENDENCIES
  std_msgs
)
#执行时依赖
catkin_package(
#  INCLUDE_DIRS include
#  LIBRARIES demo02_talker_listener
  CATKIN_
  DEPENDS roscpp rospy std_msgs message_runtime
#  DEPENDS system_lib
)

3.编译

编译后的中间文件查看:C++ 需要调用的中间文件(.../工作空间/devel/include/包名/xxx.h)

2.2.3 服务通讯自定义srv实现(c++)

案例: 实现两个数字的求和,客户端节点运行时会向服务器发送两个数字,服务器端节点接收两个数字求和并将结果响应回客户端。

1. 服务端

/*
    需求: 
        编写两个节点实现服务通信,客户端节点需要提交两个整数到服务器
        服务器需要解析客户端提交的数据,相加后,将结果响应回客户端,
        客户端再解析

    服务器实现:
        1.包含头文件
        2.初始化 ROS 节点
        3.创建 ROS 句柄
        4.创建 服务 对象
        5.回调函数处理请求并产生响应
        6.由于请求有多个,需要调用 ros::spin()

*/


#include "ros/ros.h"
#include "plumbing_server_client/AddInt.h"

// bool 返回值由于标志是否处理成功
bool doReq( plumbing_server_client::AddInt::Request& req,plumbing_server_client::AddInt::Response & resp)
{
    int num1 = req.num1;
    int num2 = req.num2;

    ROS_INFO("服务器接收到的请求数据为:num1 = %d, num2 = %d",num1, num2);

    //逻辑处理
    if (num1 < 0 || num2 < 0)
    {
        ROS_ERROR("提交的数据异常:数据不可以为负数");
        return false;
    }

    //如果没有异常,那么相加并将结果赋值给 resp
    resp.sum = num1 + num2;
    return true;
}

int main(int argc, char **argv)
{
  setlocale(LC_ALL,"");
  
  //2.初始化 ROS 节点
  ros::init(argc,argv,"AddInt_server");

  //3.创建ROS句柄
  ros::NodeHandle nh;

  // 4.创建 服务 对象
  ros::ServiceServer server = nh.advertiseService("AddInt",doReq);
  ROS_INFO("服务已经启动....");
  //     5.回调函数处理请求并产生响应
  //     6.由于请求有多个,需要调用 ros::spin()
  ros::spin();
  return 0;

}

2. 客户端

/*
    需求: 
        编写两个节点实现服务通信,客户端节点需要提交两个整数到服务器
        服务器需要解析客户端提交的数据,相加后,将结果响应回客户端,
        客户端再解析

    服务器实现:
        1.包含头文件
        2.初始化 ROS 节点
        3.创建 ROS 句柄
        4.创建 客户端 对象
        5.请求服务,接收响应

*/

// 1.包含头文件
#include "ros/ros.h"
#include "plumbing_server_client/AddInt.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    setlocale(LC_ALL,"");

    // 调用时动态传值,如果通过 launch 的 args 传参,需要传递的参数个数 +3
    if (argc != 3)
    // if (argc != 5)//launch 传参(0-文件路径 1传入的参数 2传入的参数 3节点名称 4日志路径)
    {
        ROS_ERROR("请提交两个整数");
        return 1;
    }


    // 2.初始化 ROS 节点
    ros::init(argc,argv,"AddInts_Client");
    // 3.创建 ROS 句柄
    ros::NodeHandle nh;
    // 4.创建 客户端 对象
    ros::ServiceClient client = nh.serviceClient<plumbing_server_client::AddInt>("AddInt");
    //等待服务启动成功,防止先启动客服端出现异常
    //方式1
    ros::service::waitForService("AddInt");
    //方式2
    // client.waitForExistence();
    // 5.组织请求数据
    plumbing_server_client::AddInt ai;
    ai.request.num1 = atoi(argv[1]);
    ai.request.num2 = atoi(argv[2]);
    // 6.发送请求,返回 bool 值,标记是否成功
    bool flag = client.call(ai);
    // 7.处理响应
    if (flag)
    {
        ROS_INFO("请求正常处理,响应结果:%d",ai.response.sum);
    }
    else
    {
        ROS_ERROR("请求处理失败....");
        return 1;
    }

    return 0;
}

3. 配置 CMakeLists.txt

add_executable(AddInts_Server src/AddInts_Server.cpp)
add_executable(AddInts_Client src/AddInts_Client.cpp)

#依赖要在添加可执行程序后面
add_dependencies(AddInts_Server ${PROJECT_NAME}_gencpp)
add_dependencies(AddInts_Client ${PROJECT_NAME}_gencpp)

target_link_libraries(AddInts_Server
  ${catkin_LIBRARIES}
)
target_link_libraries(AddInts_Client
  ${catkin_LIBRARIES}
)

4.执行

流程:

  • 需要先启动服务:rosrun 包名 服务
  • 然后再调用客户端 :rosrun 包名 客户端 参数1 参数2

若不管先后启动顺序,则需要在客户端发送请求前添加:client.waitForExistence();或:ros::service::waitForService("AddInts");

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