[ROS2] --- service

news2024/11/23 15:15:45

1 service介绍

1.1 service概念

话题通信是基于订阅/发布机制的，无论有没有订阅者，发布者都会周期发布数据，这种模式适合持续数据的收发，比如传感器数据。机器人系统中还有另外一些配置性质的数据，并不需要周期处理，此时就要用到另外一种ROS通信方式——服务（Service）。服务是基于客户端/服务器模型的通信机制，服务器端只在接收到客户端请求时才会提供反馈数据。

1.2 service特点

  • 同一个服务（名称相同）有且只能有一个节点来提供
    在这里插入图片描述

  • 同一个服务可以被多个客户端调用(可以一对一也可一对多)
    在这里插入图片描述

  • 同步通信
    这个过程一般要求越快越好，假设服务器半天没有反应，你的浏览器一直转圈圈，那有可能是服务器宕机了，或者是网络不好，所以相比话题通信，在服务通信中，客户端可以通过接收到的应答信息，判断服务器端的状态，我们也称之为同步通信。

2 自定义通信接口

和话题通信类似，服务通信的核心还是要传递数据，数据变成了两个部分，一个请求的数据，比如请求苹果位置的命令，还有一个反馈的数据，比如反馈苹果坐标位置的数据，这些数据和话题消息一样，在ROS中也是要标准定义的，话题使用.msg文件定义，服务使用的是.srv文件定义。

2.1 新建工作空间

mkdir -p dev_ws/src
cd dev_ws/src
ros2 pkg create custom_interface --build-type ament_cmake

2.2 编写srv接口文件

# 创建srv目录
cd  dev_ws/src/custom_interface
mkdir srv
touch CapitalFullName.srv

CapitalFullName.srv

string name
string surname
---
string capitalfullname

2.3 编译

colcon build

3 service代码实现

上面第二步已经实现了自定义接口，并在install目录生成了对应的头文件，我们下面的代码中可以直接引用这个自定义接口了。

3.1 新建工作空间

前面已经讲解过，这里不再赘述
这里创建工作空间名为learning03_service

3.2 server_node_class.cpp

/**
 * @file service_node_class.cpp
 *
 * @brief A basic ROS2 service server node with class implementation that gets two 
 *        strings as request and answer with a capitalized full string as response.
 *        It's necessary to use the custom message defined in the external
 *        package "Custom msg and srv"
 *        To call the service from a terminal use on a single line:
 *        ros2 service call /create_cap_full_name 
 *        custom_interface/srv/CapitalFullName "{name: x, surname: y}"
 *
 * @author Antonio Mauro Galiano
 * Contact: https://www.linkedin.com/in/antoniomaurogaliano/
 *
 */


#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "custom_interface/srv/capital_full_name.hpp"
#include <boost/algorithm/string.hpp>


class MyServiceNode : public rclcpp::Node
{
private:
  rclcpp::Service<custom_interface::srv::CapitalFullName>::SharedPtr service_;
  void ComposeFullName(const std::shared_ptr<custom_interface::srv::CapitalFullName::Request> request,
        std::shared_ptr<custom_interface::srv::CapitalFullName::Response> response);

public:
  MyServiceNode(std::string passedNodeName="VOID")
    : Node(passedNodeName)
  {
    RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "I am ready to capitalize your full name");
    // like the subscriber class node it's needed the boost::bind to acces the member method 
    // with 2 placeholders to pass request and response to the callback
    service_ = this->create_service<custom_interface::srv::CapitalFullName>("create_cap_full_name", 
      std::bind(&MyServiceNode::ComposeFullName, this, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2 ));
  }
  
};

// method to handle the client request and give back a response
// the service gets the name and surname and responses with a capitalized full name
void MyServiceNode::ComposeFullName(const std::shared_ptr<custom_interface::srv::CapitalFullName::Request> request,
        std::shared_ptr<custom_interface::srv::CapitalFullName::Response> response)
{
  std::string fullName = request->name + " " + request->surname;
  std::string capitalFullName = boost::to_upper_copy<std::string>(fullName);
  response->capitalfullname = capitalFullName;    
  RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("rclcpp"), "Incoming name: %s" "\tIncoming surname: %s",
              request->name.c_str(), request->surname.c_str());
  RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("rclcpp"), "Sending back the capitalize full name: [%s]", response->capitalfullname.c_str());
}


int main(int argc, char **argv)
{
  rclcpp::init(argc, argv);
  auto node = std::make_shared<MyServiceNode>("service_node");
  rclcpp::spin(node);   // the service starts to wait and manage requests
  rclcpp::shutdown();
}

3.3 client_node_class.cpp

/**
 * @file client_node_class.cpp
 *
 * @brief A basic ROS2 service client node with class implementation that asks the user 
 *        to input twostrings and gets back a capitalized full string from the server service.
 *        It's necessary to use the custom message defined in the external 
 *        package "custom_interface"
 *
 * @author Antonio Mauro Galiano
 * Contact: https://www.linkedin.com/in/antoniomaurogaliano/
 *
 */


#include "custom_interface/srv/capital_full_name.hpp"
#include "rclcpp/rclcpp.hpp"


using namespace std::chrono_literals;


class MyClientNode : public rclcpp::Node
{
private:
  const std::string name_;
  const std::string surname_;
  rclcpp::Client<custom_interface::srv::CapitalFullName>::SharedPtr client_;
  void ServerResponse();

public:
  MyClientNode(std::string passedNodeName="VOID", std::string passedName="VOID", std::string passedSurname="VOID")
    : Node(passedNodeName), name_(passedName), surname_(passedSurname)
  {
    client_ = this->create_client<custom_interface::srv::CapitalFullName>("create_cap_full_name");
    this->ServerResponse();
  }
  
};


void MyClientNode::ServerResponse()
{
  auto request =
    std::make_shared<custom_interface::srv::CapitalFullName::Request>();

  request->name = name_;
  request->surname = surname_;
  std::chrono::seconds myPause = 1s;

  while (!client_->wait_for_service(1s)) 
  {
    if (!rclcpp::ok()) 
    {
      RCLCPP_ERROR(rclcpp::get_logger("rclcpp"),
                   "Interrupted while waiting for the service. Exiting.");
    }
    RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("rclcpp"),
                "SERVICE NOT AVAILABLE, waiting again...");
  }

  auto result = client_->async_send_request(request);

  // note that for the MyClientNode object it's used the get_node_base_interface
  // to allow the client spinning for a server response
  // it returns the needed rclcpp::node_interfaces::NodeBaseInterface::SharedPtr 
  if (rclcpp::spin_until_future_complete(this->get_node_base_interface(), result) ==
      rclcpp::FutureReturnCode::SUCCESS)
  {
    RCLCPP_INFO(rclcpp::get_logger("rclcpp"), "Capitalized full name: %s",
                result.get()->capitalfullname.c_str());
  } else
  {
    RCLCPP_ERROR(rclcpp::get_logger("rclcpp"),
                 "Failed to call service create_cap_full_name");
  }
}


int main(int argc, char **argv)
{
  rclcpp::init(argc, argv);
  std::string name = "";
  std::string surname = "";
  std::cout << "Insert the name -> ";
  std::cin >> name;
  std::cout << "Insert the surname -> ";
  std::cin >> surname;
  auto node = std::make_shared<MyClientNode>("client_node", name, surname);
  rclcpp::shutdown();
}

3.4 CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.5)
project(learning03_service)

# Default to C99
if(NOT CMAKE_C_STANDARD)
  set(CMAKE_C_STANDARD 99)
endif()

# Default to C++14
if(NOT CMAKE_CXX_STANDARD)
  set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)
endif()

if(CMAKE_COMPILER_IS_GNUCXX OR CMAKE_CXX_COMPILER_ID MATCHES "Clang")
  add_compile_options(-Wall -Wextra -Wpedantic)
endif()

# find dependencies
find_package(ament_cmake REQUIRED)
find_package(rclcpp REQUIRED)
find_package(custom_interface REQUIRED)

if(BUILD_TESTING)
  find_package(ament_lint_auto REQUIRED)
  # the following line skips the linter which checks for copyrights
  # uncomment the line when a copyright and license is not present in all source files
  #set(ament_cmake_copyright_FOUND TRUE)
  # the following line skips cpplint (only works in a git repo)
  # uncomment the line when this package is not in a git repo
  #set(ament_cmake_cpplint_FOUND TRUE)
  ament_lint_auto_find_test_dependencies()
endif()

# add_executable(service_node src/service_node.cpp)
# ament_target_dependencies(service_node rclcpp custom_interface)

# add_executable(client_node src/client_node.cpp)
# ament_target_dependencies(client_node rclcpp custom_interface)

add_executable(client_node_class src/client_node_class.cpp)
ament_target_dependencies(client_node_class rclcpp custom_interface)

add_executable(service_node_class src/service_node_class.cpp)
ament_target_dependencies(service_node_class rclcpp custom_interface)

install(TARGETS
	#  service_node
	#  client_node
	 client_node_class
	 service_node_class
   DESTINATION lib/${PROJECT_NAME}
 )

ament_export_dependencies(rosidl_default_runtime)
ament_package()

3.5 package.xml

<?xml version="1.0"?>
<?xml-model href="http://download.ros.org/schema/package_format3.xsd" schematypens="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"?>
<package format="3">
  <name>learning03_service</name>
  <version>0.0.0</version>
  <description>Example nodes to create service server and service client</description>
  <maintainer email="foo@foo.foo">Antonio Mauro Galiano</maintainer>
  <license>TODO: License declaration</license>

  <buildtool_depend>ament_cmake</buildtool_depend>

  <build_depend>rclcpp</build_depend>

  <exec_depend>rclcpp</exec_depend>

  <test_depend>ament_lint_auto</test_depend>
  <test_depend>ament_lint_common</test_depend>

  <depend>custom_interface</depend>

  <export>
    <build_type>ament_cmake</build_type>
  </export>
</package>

4 编译运行

# 编译
colcon build

# source环境变量
source install/setup.sh

# 运行publisher
ros2 run learning03_service client_node_class

# 运行subsriber
ros2 run learning03_service server_node_class

5 service常用指令

# 查看service列表
ros2 service list

# 查看所有service类型
ros2 service list -t

# 查看service类型
ros2 service type <service_name>

# 查看同一类型所有在运行的service
ros2 service find <service_type>

# 查看service内容
ros2 interface show <service_interface>
ros2 interface show <service_name>

# 调用service
ros2 service call <service_name> <service_type>

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