ROS - 服务通信

第二章 ROS的通信机制（重点）

第二节服务通信

服务通信时基于请求响应模式的，是一种应答机制。也就是一个节点A向另外一个节点B发送请求，B接收处理请求并产生相应结果返回给A。比如下面的应用场景：

机器人巡逻过程中，控制系统分析传感器数据发现可疑物体或人... 此时需要拍摄照片并留存。

在上述场景中，就使用到了服务通信。一个节点需要向相机节点发送拍照请求，相机节点处理请求，并返回处理结果。

与上述应用类似的，服务通信更适用于对实时性有要求、具有一定逻辑处理的应用场景。

2.2.1 理论模型

模型中包含3个角色：

Master ---> 管理者
Server ---> 服务端
Client ---> 客户端

框图：

graph RL r1([Master]) r2([Server]) r3([Client]) r2 -- 1发布服务消息 --> r1 r3 -- 2查找服务 --> r1 r1 -- 3匹配话题 --> r3 r3 -- 4请求数据 --> r2 r2 -- 5产生相应 --> r3

其主要流程如下：

服务端注册自身信息；
客户端请求服务；
管理者匹配话题，并把服务端的地址给客户端；
客户端与客户端建立连接，请求数据；
服务端产生相应。

注意：

保证顺序，客户端发起请求时，服务端必须已启动。
客户端和服务端都可以存在多个。

关注点：

流程已经被封装了，直接调用就可以了；
话题；
服务端；
客户端；
数据载体。

2.2.2 一个案例

需求：编写服务通信，客户端提交两个整数至服务端，服务端求和并响应结果到客户端。

2.2.3 编写 srv 文件

为案例创建一个功能包：

这个不多介绍了。

在功能包下创建一个srv文件夹，并在其中创建xxx.srv文件。

修改配置文件：

在package.xml中添加srv（也是msg）相关的编译依赖和执行依赖：

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

在CMakeLists.txt中添加srv相关配置：

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  roscpp
  rospy
  std_msgs
  message_generation
)
# 需要加入 message_generation,必须有 std_msgs
add_service_files(
  FILES
  AddInts.srv
)
generate_messages(
  DEPENDENCIES
  std_msgs
)

编译文件：

编译后在(.../工作空间/devel/include/包名/xxx.h)路径下会自动生成一些中间文件。

到这里，我们自定义的一个srv就完成了。

2.2.4 编写服务端节点

编写服务端节点：

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

/* 
    服务端实现：解析客户端提交的数据，并运算再产生响应
        1. 包含头文件；
        2. 初始化ROS节点；
        3. 创建节点句柄；
        4. 创建一个服务对象；
        5. 处理请求并产生相应；
        6. spin()
*/
bool doNums(plumbing_server_client::Addints::Request &request,
            plumbing_server_client::Addints::Response &response)
{
    // 1. 处理请求
    int num1 = request.num1;
    int num2 = request.num2;
    ROS_INFO("收到的数据是:num1 = %d, num2 = %d", num1, num2);
    // 2. 组织响应
    int sum = num1 + num2;
    response.sum = sum;
    ROS_INFO("求和结果是：sum = %d", sum);

    return true;
}

int main(int argc, char *argv[])
{   
        setlocale(LC_ALL,"");
        // 2. 初始化ROS节点；
        ros::init(argc,argv,"Heishui"); // 节点名称需要保证唯一
        // 3. 创建节点句柄；
        ros::NodeHandle nh;
        // 4. 创建一个服务对象；
        ros::ServiceServer server = nh.advertiseService("Addints",doNums);
        ROS_INFO("服务器启动");
        // 5. 处理请求并产生相应；

        // 6. spin()
        ros::spin();
    return 0;
}

修改CMakeLists.txt：

老生常谈的修改方式，把节点和功能包添加到CMakeList.txt

编译 + 运行：

ctrl + shift + B 编译。然后运行节点。

首先roscore

然后打开一个新的终端，运行服务端节点：

source ./devel/setup.bash 
rosrun plumbing_server_client demo01_service

使用ROS指令来接收服务：

首先，右击terminal将其页面分割成两个，方便我们同时查看客户端和服务端。

然后，在新的terminal中输入:

source ./devel/setup.bash 
rosservice call Addints [tab]

上面的代码中Addints是我命名的服务端节点，输入完按键盘上的tab键自动补齐，然后就出现了我们的请求服务端是需要输入的两个数字。

终端里可以的两个数字可以自行修改（Ubuntu的终端不能直接用鼠标点，需要用键盘的左右方向键）

看到这个，我们就可以确定服务端编写成功！

2.2.5 编写客户端节点

编写用户端：

对照着服务端进行编写就可以了：

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

/* 
    客户端：提交两个整数，并处理相应的结果。

        1. 包含头文件；
        2. 初始化ROS节点；
        3. 创建节点句柄；
        4. 创建一个客户端对象；
        5. 提交请求并处理响应； 
*/

int main(int argc, char *argv[])
{
    setlocale(LC_ALL,"");
    //     2. 初始化ROS节点；
    ros::init(argc,argv,"Dabao");
    //     3. 创建节点句柄；
    ros::NodeHandle nh;
    //     4. 创建一个客户端对象；
    ros::ServiceClient client = nh.serviceClient<plumbing_server_client::Addints>("Addints");
    //     5. 提交请求并处理响应； 
    plumbing_server_client::Addints ai;
    //     5-1. 组织请求
    ai.request.num1 = 100;
    ai.request.num2 = 200;
    //     5-2. 处理响应
    bool flag = client.call(ai);
    if (flag)
    {
        ROS_INFO("响应成功！");
        // 获取结果
        ROS_INFO("两数之和是：%d",ai.response.sum);
    }
    else
        ROS_INFO("处理失败！");
    return 0;
}

修改CMakeLists.txt：
编译 + 运行：

这里之间放运行结果：

2.2.5 优化客户端节点

要让命令输入的时候可以传参，就要用到main()括号中的argc, argv了那么我们在客户端主函数体的最前面写入：

// 优化实现，获取命令中的参数：
    if(argc != 3)
    {
        ROS_INFO("提交的参数数量不正确！");
        return 1;
    }

这一部分是要求命令必须传入3个参数，否则之间就返回了。着三个参数分别是：节点名，num1和num2。

写完后，我们把后面的组织请求处修改一下：

//     5-1. 组织请求
ai.request.num1 = atoi(argv[1]);
ai.request.num2 = atoi(argv[2]);

让请求的ai的两个值分别传入两个参数。

我们输入下次命令，看一下结果：

rosrun plumbing_server_client demo01_client 1 5

和

rosrun plumbing_server_client demo01_client

我们之前说过，在服务通信的方式中，一定要先启动服务器，但是有时我们使用launch 启动一堆节点的时候，先后顺序也许就不对了，为了避免之间报错，我们需要再次优化客户端节点

在ROS中，有2个函数可以做到让客户端启动后挂起，等待服务器启动。

//     函数1
client.waitForExistence();
//     函数2
ros::service::waitForService("服务器的节点名称");

这两个函数选择其中一个就可以了，位置是放在判断响应之前。那么这个完整的服务器函数就如下：

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

/* 
    客户端：提交两个整数，并处理相应的结果。

        1. 包含头文件；
        2. 初始化ROS节点；
        3. 创建节点句柄；
        4. 创建一个客户端对象；
        5. 提交请求并处理响应； 

    实现参数的动态提交：
        1. 格式： rosrun xxx xxx 12 32
        2. 节点执行时，需要获取命令中的参数，并组织进 request

    问题：
        如果先启动客户端，那么就会请求异常
    需求：
        如果先启动客户端，不要直接抛出异常，而是挂起，等在服务器启动后再正常请求
    解决：
        ROS中的内置函数可以让客户端启动后挂起，等待服务器启动。
*/

int main(int argc, char *argv[])
{
    setlocale(LC_ALL,"");
    // 优化实现，获取命令中的参数：
    if(argc != 3)
    {
        ROS_INFO("提交的参数数量不正确！");
        return 1;
    }

    //     2. 初始化ROS节点；
    ros::init(argc,argv,"Dabao");
    //     3. 创建节点句柄；
    ros::NodeHandle nh;
    //     4. 创建一个客户端对象；
    ros::ServiceClient client = nh.serviceClient<plumbing_server_client::Addints>("Addints");
    //     5. 提交请求并处理响应； 
    plumbing_server_client::Addints ai;
    //     5-1. 组织请求
    ai.request.num1 = atoi(argv[1]);
    ai.request.num2 = atoi(argv[2]);
    //     5-2. 处理响应
    //     调用判断服务器状态的函数
    //     函数1
    //client.waitForExistence();
    //     函数2
    ros::service::waitForService("Addints");
    bool flag = client.call(ai);
    if (flag)
    {
        ROS_INFO("响应成功！");
        // 获取结果
        ROS_INFO("两数之和是：%d",ai.response.sum);
    }
    else
        ROS_INFO("处理失败！");
    return 0;
}

当我们先启动客户端后启动服务端的结果是：

posted @ 2021-08-16 14:16 Alexbeast-CN 阅读(677) 评论(0) 编辑收藏举报

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