【ROS入门教程】---- 08 服务模型下的编程实现

一、客户端和服务器的编程实现 1. 环境准备

• 切换到工作目录：cd ~/catkin_ws/src
• 创建功能包：

catkin_create_pkg learning_service roscpp rospy std_msgs geometry_msgs turtlesim

• 通讯模型图示如下：

2. 客户端Client代码

/**
 * @file turtle_spawn.cpp
 * @author zhaoxu ([email protected])
 * @brief 该例程将请求/spawn服务，服务数据类型turtlesim::Spawn
 * @version 0.1
 * @date 2022-04-23
 * 
 * @copyright Copyright (c) 2022
 * 
 */

#include 
#include 

int main(int argc, char **argv)
{
    // 初始化ROS节点
    ros::init(argc, argv, "turtle_spawn");

    // 创建节点句柄
    ros::NodeHandle node;

    // 发现/Spawn服务后，创建一个服务客户端，连接名为/spawn的service
    // 阻塞型等待存在spawn服务后再进行
    ros::service::waitForService("/spawn");
    ros::ServiceClient add_turtle = node.serviceClient<turtlesim::Spawn>("/spawn");

    // 初始化turtlesim::Spawn的请求数据
    turtlesim::Spawn srv;
    srv.request.x = 2.0;
    srv.request.y = 2.0;
    srv.request.name = "turtle2";

    // 请求服务调用
    ROS_INFO("Call service to spawn turtle[x:%0.6f, y:%0.6f, name:%s]",
            srv.request.x, srv.request.y, srv.request.name.c_str());
    add_turtle.call(srv);

    //显示服务调用结果
    ROS_INFO("Spawn turtle successfully [name:%s]", srv.response.name.c_str());

    return 0;
}

3. 服务端Server代码

/**
 * @file turtle_command_server.cpp
 * @author zhaoxu ([email protected])
 * @brief 该例程将执行/turtle_command服务，服务数据类型std_srvs/Trigger
 * @version 0.1
 * @date 2022-04-23
 * 
 * @copyright Copyright (c) 2022
 * 
 */

#include 
#include 
#include 

ros::Publisher turtle_vel_pub;
bool pubCommand = false;

// service回调函数，输入参数req，输出参数res
bool commandCallback(std_srvs::Trigger::Request &req,
        std_srvs::Trigger::Response &res)
{
    pubCommand = !pubCommand;

    // 显示请求数据
    ROS_INFO("Publish turtle velocity command [%s]", 
        pubCommand == true?"Yes":"No");

    // 设置反馈数据
    res.success = true;
    res.message = "Change turtle command state!";

    return true;
}

int main(int argc, char **argv)
{
    // 初始化ROS节点
    ros::init(argc, argv, "turtle_command_server");

    // 创建节点句柄
    ros::NodeHandle n;

    // 创建一个名为/turtle_command的server，注册回调函数commandCallback
    ros::ServiceServer command_service = n.advertiseService("/turtle_command", commandCallback);

    // 创建一个Publisher，发布名为/turtle1/cmd_vel的topic，消息类型
    // 为geometry_msgs::Twist，队列长度为10
    turtle_vel_pub = n.advertise<geometry_msgs::Twist>("/turtle1/cmd_vel", 10);

    // 循环等待回调函数
    ROS_INFO("Ready to receive turtle command.");

    // 设置循环的频率
    ros::Rate loop_rate(10);

    while (ros::ok())
    {
        // 查看一次回调函数队列
        ros::spinOnce();

        // 如果标志为true，则发布速度指令
        if (pubCommand)
        {
            geometry_msgs::Twist vel_msg;
            vel_msg.linear.x = 0.5;
            vel_msg.angular.z = 0.2;
            turtle_vel_pub.publish(vel_msg);
        }
        
        // 按照循环频率延时
        loop_rate.sleep();
    }

    return 0;
}

4. 编译并运行 添加编译规则

• 客户端代码编译规则：

在install部分之前添加如下指令：

add_executable(turtle_spawn src/turtle_spawn.cpp)
#设置需要编译的代码和生成的可执行文件
target_link_libraries(turtle_spawn ${catkin_LIBRARIES})
#设置链接库

• 订阅者代码编译规则：

在install部分之前添加如下指令：

add_executable(turtle_command_server src/turtle_command_server.cpp)
#设置需要编译的代码和生成的可执行文件
target_link_libraries(turtle_command_server ${catkin_LIBRARIES})
#设置链接库

编译并运行

• 在工作空间目录下编译：
  cd ~/catkin_ws
catkin_make
• ROS命令：
  roscore
rosrun turtlesim turtlesim_node
rosrun learning_service turtle_spawn
rosrun learning_service turtle_command_server
  发送一次开始运动，再次停止
  rosservice call /turtle_command "{}"

二、自定义服务 1. 自定义服务数据

• 创建srv文件夹：

• 内部创建Person.srv文件： 横线上为request，下为response

string name
uint8  age
uint8  sex

uint8 unknown = 0
uint8 male    = 1
uint8 female  = 2
---                   
string result

2. 添加功能包依赖和编译规则

• 修改XML文件：

添加如下指令

<build_depend>message_generationbuild_depend>
<exec_depend>message_runtimeexec_depend>

• 修改CMakelist文件：

在最初添加：
find_package(...... message_generation)
在Declare ROS之前添加：

add_message_files(FILES Person.srv) 
generate_messages(DEPENDENCIES std_msgs)

在build之前添加
catkin_package(...... message_runtime)

• 编译：在编译后可以在devel下的include中找到learning_service的person头文件

3. 创建编译代码 客户端

• 头文件：

	#include "learning_service/Person.h"

• 创建并连接服务，初始化数据、服务调用及显示：

	// 发现/Spawn服务后，创建一个服务客户端，连接名为/spawn的service
    // 阻塞型等待存在spawn服务后再进行
    ros::service::waitForService("/show_person");
    ros::ServiceClient person_client = node.serviceClient<learning_service::Person>("/show_person");

    // 初始化learning_service::Person的请求数据
    learning_service::Person srv;
    srv.request.name = "Tom";
    srv.request.age = 20;
    srv.request.sex = learning_service::Person::Request::male;

    // 请求服务调用
    ROS_INFO("Call service to show person[name:%s, age:%d, sex:%d]",
            srv.request.name.c_str(), srv.request.age, srv.request.sex);
    person_client.call(srv);

    //显示服务调用结果
    ROS_INFO("Show person result: %s", srv.response.result.c_str());

服务端

• 头文件：

#include "learning_service/Person.h"

• 消息回调打印：

// 显示请求数据
ROS_INFO("Person: name:%s age:%d sex:%d", req.name.c_str(), 
        req.age, req.sex);

• 创建服务端：

// 创建一个名为/show_person的server，注册回调函数personCallback
ros::ServiceServer person_service = n.advertiseService("/show_person", personCallback);

4. 编译并运行

• 修改CMake文件

在install之前添加：

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

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

• 编译并运行
  cd ~/catkin_ws
catkin_make
roscore
rosrun learning_service person_server
rosrun learning_service person_client

请求一次回复一次，谁先都可以，因为存在等待，在运行程序之前，习惯重新打开roscore，放置存在变量/参数冲突

总结

本节博客主要对基于服务通信机制完成的C++编程实现，总体框架与上一节类似，后续入门课程还将推出三到四节内容，包含参数的使用，launch文件的具体解析，坐标变换与最终的总结展望，以十节博客完成基本的入门课程，敬请期待。