ROS2学习之旅（15）——编写简单的服务和客户节点（C++）

当节点使用服务进行通信时，发送数据请求的节点称为客户节点，响应请求的节点称为服务节点。请求和响应的结构由.srv文件决定。

本文的例子是一个简单的整数加法系统：一个节点请求两个整数的和，另一个节点响应结果。

1.创建功能包

在开始之前，确保ROS2的环境变量正确配置。

其次，包应该在src目录下，不是在工作空间的根目录下。所以，导航到dev_ws下，并创建一个新的包：

ros2 pkg create --build-type ament_cmake cpp_srvcli --dependencies rclcpp example_interfaces

终端将返回一条消息，验证cpp_srvcli包及其所有必需的文件和文件夹的创建。

going to create a new package
package name: cpp_srvcli
destination directory: /home/**/dev_ws/src
package format: 3
version: 0.0.0
description: TODO: Package description
maintainer: ['** <**@todo.todo>']
licenses: ['TODO: License declaration']
build type: ament_cmake
dependencies: ['rclcpp', 'example_interfaces']
creating folder ./cpp_srvcli
creating ./cpp_srvcli/package.xml
creating source and include folder
creating folder ./cpp_srvcli/src
creating folder ./cpp_srvcli/include/cpp_srvcli
creating ./cpp_srvcli/CMakeLists.txt

--dependencies参数将自动将必要的依赖项添加到package.xml和CMakeLists.txt。example_interfaces是包含.srv文件的包，通过此来构造请求和响应:

int64 a
int64 b
---
int64 sum

前两行是请求的参数，破折号下面是响应的参数。在以后的项目中，往往会自己编写.srv文件。

1.1更新package.xml

由于在包创建过程中使用了--dependencies选项，所以不必手动向package.xml或CMakeLists.txt添加依赖项。

但是，与往常一样，请确保将描述、维护人员电子邮件和名称以及许可信息添加到package.xml。

<description>C++ client server tutorial</description>
<maintainer email="you@email.com">Your Name</maintainer>
<license>Apache License 2.0</license>

2.编写服务节点

在dev_ws/src/cpp_srvcli/src文件夹下，创建一个名为add_two_ints_server.cpp的新文件（可以使用touch命令），并将以下代码粘贴到其中：

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "example_interfaces/srv/add_two_ints.hpp"

#include <memory>

void add(const std::shared_ptr<example_interfaces::srv::AddTwoInts::Request> request,
          std::shared_ptr<example_interfaces::srv::AddTwoInts::Response>      response)
{
  response->sum = request->a + request->b;
  RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("rclcpp"), "Incoming request\na: %ld" " b: %ld",
                request->a, request->b);
  RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("rclcpp"), "sending back response: [%ld]", (long int)response->sum);
}

int main(int argc, char **argv)
{
  rclcpp::init(argc, argv);

  std::shared_ptr<rclcpp::Node> node = rclcpp::Node::make_shared("add_two_ints_server");

  rclcpp::Service<example_interfaces::srv::AddTwoInts>::SharedPtr service =
    node->create_service<example_interfaces::srv::AddTwoInts>("add_two_ints", &add);

  RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("rclcpp"), "Ready to add two ints.");

  rclcpp::spin(node);
  rclcpp::shutdown();
}

2.1审阅代码

前两个#include语句是包的依赖项。

add函数从请求中获取两个整数，并将其和提供给响应，同时使用日志通知控制台其状态。

void add(const std::shared_ptr<example_interfaces::srv::AddTwoInts::Request> request,
         std::shared_ptr<example_interfaces::srv::AddTwoInts::Response>      response)
{
    response->sum = request->a + request->b;
    RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("rclcpp"), "Incoming request\na: %ld" " b: %ld",
        request->a, request->b);
    RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("rclcpp"), "sending back response: [%ld]", (long int)response->sum);
}

main函数的实现如下，逐行执行:

• 初识化ROS2 C++库:

rclcpp::init(argc, argv);

• 创建一个名为add_two_ints_server的节点：

std::shared_ptr<rclcpp::Node> node = rclcpp::Node::make_shared("add_two_ints_server");

• 为该节点创建一个名为add_two_ints的服务，并通过&add方法自动在网络上发布它：

rclcpp::Service<example_interfaces::srv::AddTwoInts>::SharedPtr service =
node->create_service<example_interfaces::srv::AddTwoInts>("add_two_ints", &add);

• 当节点准备好时，打印log信息：

RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("rclcpp"), "Ready to add two ints.");

• 启动节点，使得节点可用:

rclcpp::spin(node);

2.2添加可执行程序

add_executable宏生成一个可以使用ros2 run运行的可执行文件。将以下代码块添加到CMakeLists.txt中，创建一个名为server的可执行文件:

add_executable(server src/add_two_ints_server.cpp)
ament_target_dependencies(server rclcpp example_interfaces)

为了让ros2 run可以找到可执行文件，在文件末尾ament_package()之前添加以下代码：

install(TARGETS
  server
  DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})

至此，server创建完毕。

3.编写客户节点

在dev_ws/src/cpp_srvcli/src文件夹中，创建一个名为add_two_ints_client.cpp的新文件，并将以下代码粘贴到其中:

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "example_interfaces/srv/add_two_ints.hpp"

#include <chrono>
#include <cstdlib>
#include <memory>

using namespace std::chrono_literals;

int main(int argc, char **argv)
{
  rclcpp::init(argc, argv);

  if (argc != 3) {
      RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("rclcpp"), "usage: add_two_ints_client X Y");
      return 1;
  }

  std::shared_ptr<rclcpp::Node> node = rclcpp::Node::make_shared("add_two_ints_client");
  rclcpp::Client<example_interfaces::srv::AddTwoInts>::SharedPtr client =
    node->create_client<example_interfaces::srv::AddTwoInts>("add_two_ints");

  auto request = std::make_shared<example_interfaces::srv::AddTwoInts::Request>();
  request->a = atoll(argv[1]);
  request->b = atoll(argv[2]);

  while (!client->wait_for_service(1s)) {
    if (!rclcpp::ok()) {
      RCLCPP_ERROR(rclcpp::get_logger("rclcpp"), "Interrupted while waiting for the service. Exiting.");
      return 0;
    }
    RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("rclcpp"), "service not available, waiting again...");
  }

  auto result = client->async_send_request(request);
  // Wait for the result.
  if (rclcpp::spin_until_future_complete(node, result) ==
    rclcpp::FutureReturnCode::SUCCESS)
  {
    RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("rclcpp"), "Sum: %ld", result.get()->sum);
  } else {
    RCLCPP_ERROR(rclcpp::get_logger("rclcpp"), "Failed to call service add_two_ints");
  }

  rclcpp::shutdown();
  return 0;
}

3.1审阅代码

与服务节点类似，以下代码行创建客户节点：

std::shared_ptr<rclcpp::Node> node = rclcpp::Node::make_shared("add_two_ints_client");
rclcpp::Client<example_interfaces::srv::AddTwoInts>::SharedPtr client =
  node->create_client<example_interfaces::srv::AddTwoInts>("add_two_ints");

接下来，创建请求。它的结构由前面提到的.srv文件定义。

auto request = std::make_shared<example_interfaces::srv::AddTwoInts::Request>();
request->a = atoll(argv[1]);
request->b = atoll(argv[2]);

while循环给客户节点1秒的时间来搜索网络中的服务节点。如果找不到，它就会继续等待。

RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("rclcpp"), "service not available, waiting again...");

如果客户节点被取消(例如，在终端中输入Ctrl+C)，它将返回一个错误日志消息，说明它被中断了。

RCLCPP_ERROR(rclcpp::get_logger("rclcpp"), "Interrupted while waiting for the service. Exiting.");
  return 0;

然后客户节点发送它的请求，启动节点直到收到响应，或者失败。

3.2添加可行性程序

返回CMakeLists.txt为新节点添加可执行文件和目标。从自动生成的文件中删除一些不必要的信息后，整体的CMakeLists.txt应该是这样的：

cmake_minimum_required(VERSION 3.5)
project(cpp_srvcli)

find_package(ament_cmake REQUIRED)
find_package(rclcpp REQUIRED)
find_package(example_interfaces REQUIRED)

add_executable(server src/add_two_ints_server.cpp)
ament_target_dependencies(server
  rclcpp example_interfaces)

add_executable(client src/add_two_ints_client.cpp)
ament_target_dependencies(client
  rclcpp example_interfaces)

install(TARGETS
  server
  client
  DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})

ament_package()

4.编译和运行

回到工作空间的根目录，并编译包:

colcon build --packages-select cpp_srvcli

打开一个新的终端，导航到dev_ws，source配置文件：

. install/setup.bash

接下来运行服务节点：

ros2 run cpp_srvcli server

此时，终端返回：

[INFO] [rclcpp]: Ready to add two ints.

打开另一个终端，再次从dev_ws中source配置文件。启动客户端节点，后面跟着以空格分隔的任意两个整数:

ros2 run cpp_srvcli client 2 3

此时，终端返回：

[INFO] [rclcpp]: Sum: 5

返回服务节点正在运行的终端，将看到收到请求以及它发回的响应：

[INFO] [rclcpp]: Incoming request
a: 2 b: 3
[INFO] [rclcpp]: sending back response: [5]

5.总结

本文创建了两个节点来进行服务请求和响应数据，并将它们的依赖项和可执行文件添加到包配置文件中，以便编译和运行它们，并查看工作中的服务/客户机系统。

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