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SLAM+语音机器人DIY系列:(二)ROS入门——6.编写简单的service和client

小虎哥哥爱学习 2019-02-17 16:54:00 阅读数:196 评论数:0 点赞数:0 收藏数:0

摘要                                          

ROS机器人操作系统在机器人应用领域很流行,依托代码开源和模块间协作等特性,给机器人开发者带来了很大的方便。我们的机器人“miiboo”中的大部分程序也采用ROS进行开发,所以本文就重点对ROS基础知识进行详细的讲解,给不熟悉ROS的朋友起到一个抛砖引玉的作用。本章节主要内容:

1.ROS是什么

2.ROS系统整体架构

3.在ubuntu16.04中安装ROS kinetic

4.如何编写ROS的第一个程序hello_world

5.编写简单的消息发布器和订阅器

6.编写简单的service和client

7.理解tf的原理

8.理解roslaunch在大型项目中的作用

9.熟练使用rviz

10.在实际机器人上运行ROS高级功能预览

6.编写简单的service和client  

上一节介绍了两个ros节点通过发布与订阅消息的通信方式,现在就介绍ros节点间通信的另外一种方式服务。我们将学到:如何自定义服务类型、server端节点编写、client端节点编写等。我就以实现两个整数求和为例,client端节点向server端节点发送a、b的请求,server端节点返回响应sum=a+b给client端节点,通信网络结构如图20。

(图20)服务请求与响应ROS通信网络结构图

(1)功能包的创建

在catkinws/src/目录下新建功能包serviceexample,并在创建时显式的指明依赖roscpp和stdmsgs,依赖stdmsgs将作为基本数据类型用于定义我们的服务类型。打开命令行终端,输入命令:cd ~/catkinws/src//#创建功能包serviceexample时,显式的指明依赖roscpp和stdmsgs, /#依赖会被默认写到功能包的CMakeLists.txt和package.xml中 catkincreatepkg serviceexample roscpp std_msgs

(2)在功能包中创建自定义服务类型

通过前面的学习,我们知道服务通信过程中服务的数据类型需要用户自己定义,与消息不同,节点并不提供标准服务类型。服务类型的定义文件都是以/*.srv为扩展名,并且被放在功能包的srv/文件夹下。

服务类型定义:

首先,在功能包serviceexample目录下新建srv目录,然后在serviceexample/srv/目录中创建AddTwoInts.srv文件,文件内容如下:int64 a int64 b---int64sum

服务类型编译配置:

定义好我们的服务类型后,要想让该服务类型能在c++、python等代码中被使用,必须要做相应的编译与运行配置。编译依赖messagegeneration,运行依赖messageruntime。

打开功能包中的CMakeLists.txt文件,找到下面这段代码:findpackage(catkin REQUIRED COMPONENTS roscpp stdmsgs )

将message_generation添加进去,添加后的代码如下:

findpackage(catkin REQUIRED COMPONENTS roscpp stdmsgs message_generation )

继续,找到这段代码:

/# addservicefiles( /# FILES /# Service1.srv /# Service2.srv /# )

去掉这段代码的/#注释,将自己的服务类型定义文件AddTwoInts.srv填入,修改好后的代码如下:

addservicefiles( FILES AddTwoInts.srv )

继续,找到这段代码:

/# generatemessages( /# DEPENDENCIES /# stdmsgs /# )

去掉这段代码的/#注释,generatemessages的作用是自动创建我们自定义的消息类型/.msg与服务类型/.srv相对应的/*.h,由于我们定义的服务类型使用了stdmsgs中的int64基本类型,所以必须向generate_messages指明该依赖,修改好后的代码如下:

generatemessages( DEPENDENCIES stdmsgs )

然后打开功能包中的package.xml文件,填入下面三句依赖:

depend>messagegenerationdepend> exportdepend>messagegenerationexportdepend> depend>messageruntime

检查ROS是否识别新建的服务类型:

我们通过<功能包名/服务类型名>找到该服务,打开命令行终端,输入命令:source ~/catkinws/devel/setup.bash rossrv show serviceexample/AddTwoInts

看到下面的输出,如图21,就说明新建服务类型能被ROS识别,新建服务类型成功了。

(图21)新建服务类型能被ROS识别

(3)功能包的源代码编写

功能包中需要编写两个独立可执行的节点,一个节点用来作为client端发起请求,另一个节点用来作为server端响应请求,所以需要在新建的功能包serviceexample/src/目录下新建两个文件servernode.cpp和client_node.cpp,并将下面的代码分别填入。

首先,介绍server节点server_node.cpp,代码内容如下:/#include "ros/ros.h"/#include"serviceexample/AddTwoInts.h" bool addexecute(serviceexample::AddTwoInts::Request &req, serviceexample::AddTwoInts::Response&res) { res.sum= req.a +req.b; ROSINFO("recieve request: a=%ld,b=%ld",(long int)req.a,(long int)req.b); ROSINFO("send response: sum=%ld",(long int)res.sum);return true; }int main(int argc,char //argv) { ros::init(argc,argv,"servernode"); ros::NodeHandle nh; ros::ServiceServer service= nh.advertiseService("addtwoints",addexecute); ROS_INFO("service is ready!!!"); ros::spin();return 0; }

对server节点代码进行解析。

/#include “ros/ros.h”

/#include “service_example/AddTwoInts.h”

包含头文件ros/ros.h,这是ROS提供的C++客户端库,是必须包含的头文件,就不多说了。service_example/AddTwoInts.h是由编译系统自动根据我们的功能包和在功能包下创建的/*.srv文件生成的对应的头文件,包含这个头文件,程序中就可以使用我们自定义服务的数据类型了。

 

bool add_execute(...)

这个函数实现两个int64整数求和的服务,两个int64值从request获取,返回求和结果装入response里,request与response的具体数据类型都在前面创建的/*.srv文件中被定义,这个函数返回值为bool型。

 

ros::init(argc,argv,”server_node”);

ros::NodeHandle nh;

初始化ros节点并指明节点的名称,声明一个ros节点的句柄,,就不多说了。

 

ros::ServiceServer service = nh.advertiseService(“addtwoints”,add_execute);

这一句是创建服务,并将服务加入到ROS网络中,并且这个服务在ROS网络中以名称addtwoints唯一标识,以便于其他节点通过服务名称进行请求。

 

ros::spin();

这一句话让程序进入自循环的挂起状态,从而让程序以最好的效率接收客户端的请求并调用回调函数,就不多说了。

 

接着,介绍client节点client_node.cpp,代码内容如下:/#include "ros/ros.h"/#include"serviceexample/AddTwoInts.h"/#include int main(int argc,char //argv) { ros::init(argc,argv,"clientnode"); ros::NodeHandle nh; ros::ServiceClient client=nh.serviceClientexample::AddTwoInts>("addtwoints"); serviceexample::AddTwoInts srv;while(ros::ok()) {long intain,bin; std::cout<<"please input a and b:"; std::cin>>ain>>bin; srv.request.a=ain; srv.request.b=bin;if(client.call(srv)) { ROSINFO("sum=%ld",(long int)srv.response.sum); }else{ ROSINFO("failed to call service addtwoints"); } }return 0; }

对client节点代码进行解析。

之前解释过的类似的代码就不做过多的解释了,这里重点解释一下前面没遇到过的代码。

ros::ServiceClient client =

 nh.serviceClientexample::AddTwoInts>("addtwo_ints");

这一句创建client对象,用来向ROS网络中名称叫addtwoints的service发起请求。

 

service_example::AddTwoInts srv;

定义了一个service_example::AddTwoInts服务类型的对象,该对象中的成员正是我们在/*.srv文件中定义的a、b、sum,我们将待请求的数据填充到数据成员a、b,请求成功后返回结果会被自动填充到数据成员sum中。

 

if(client.call(srv)){...}

这一句便是通过client的方法call来向service发起请求,请求传入的参数srv在上面已经介绍过了。

(4)功能包的编译配置及编译

创建功能包serviceexample时,显式的指明依赖roscpp和stdmsgs,依赖会被默认写到功能包的CMakeLists.txt和package.xml中,并且在功能包中创建/*.srv服务类型时已经对服务的编译与运行做了相关配置,所以只需要在CMakeLists.txt文件的末尾行加入以下几句用于声明可执行文件就可以了:addexecutable(servernode src/servernode.cpp) targetlinklibraries(servernode ${catkinLIBRARIES}) adddependencies(servernode serviceexamplegencpp) addexecutable(clientnode src/clientnode.cpp) targetlinklibraries(clientnode ${catkinLIBRARIES}) adddependencies(clientnode serviceexamplegencpp)

这里面的addexecutable用于声明可执行文件。targetlinklibraries用于声明可执行文件创建时需要链接的库。adddependencies用于声明可执行文件的依赖项,由于我们自定义了/.srv,serviceexamplegencpp的作用是让编译系统自动根据我们的功能包和在功能包下创建的/.srv文件生成的对应的头文件和库文件,serviceexamplegencpp这个名称是由功能包名称serviceexample加上gencpp后缀而来的,后缀很好理解:生成c++文件就是_gencpp,

生成python文件就是_genpy。

接下来,就可以用下面的命令对功能包进行编译了:cd ~/catkinws/catkinmake-DCATKINWHITELISTPACKAGES="service_example"

(5)功能包的启动运行

首先,需要用roscore命令来启动ROS节点管理器,ROS节点管理器是所有节点运行的基础。

打开命令行终端,输入命令:roscore

然后,用source devel/setup.bash激活catkinws工作空间,用rosrun name> 启动功能包中的server节点。

再打开一个命令行终端,分别输入命令:cd ~/catkinws/source devel/setup.bash rosrun serviceexample server_node

看到有输出“servive is ready!!!”,就说明server节点已经正常启动并开始等待client节点向自己发起请求了,如图22。

(图22)server节点已经正常启动

最后,用source devel/setup.bash激活catkinws工作空间,用rosrun name> 启动功能包中的client节点。

再打开一个命令行终端,分别输入命令:cd ~/catkinws/source devel/setup.bash rosrun serviceexample client_node

看到有输出提示信息“please input a and b:”后,键盘键入两个整数,以空格分割,输入完毕后回车。如果看到输出信息“sum=xxx”,就说明client节点向server端发起的请求得到了响应,打印出来的sum就是响应结果,这样就完成了一次服务请求的通信过程,如图23。

(图23)client节点已经正常启动

到这里,我们编写的server和client就大功告成了,为了加深对整个程序工作流程的理解,我再把server与client的ROS通信网络结构图拿出来,加深一下理解。

(图24)服务请求与响应ROS通信网络结构图

后记                

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