ROS1学习笔记：服务数据的定义与使用（ubuntu20.04）

参考B站古月居ROS入门21讲：服务数据的定义与使用
基于VMware Ubuntu 20.04 Noetic版本的环境

一、模型图

之前我们学习了话题消息msg的定义与使用，在该例子中我们自定义了一个消息类型“Person”以发布个人信息，Publisher发布个人信息，Subscriber接收个人信息。这个例子中，Publisher会不断地发信息，Subscriber不停地接数据，一开动就停不下来了，也是topic模式的缺陷。

本节我们使用Service模式用自定义的服务数据srv来实现，我们希望Request发一次信息就显示一次。

如图，Client发布显示某个人的信息的Request，通过自定义的服务数据“Person”（learning::Person）来发出去。
Server端收到Request，显示这个人的具体信息，同时发Response向Client反馈显示结果。
ROS Master负责管理节点。

二、创建功能包

在learning_service目录下创建srv文件夹，并创建Person.srv文件

touch Person.srv

将以下内容拷贝至里面：

string name
uint8 sex
uint8 age

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

破折号下面的是Response的结果，上面是Response的内容

三、自定义服务数据

3.1 在package.xml中添加功能包依赖

补充以下内容：

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

build_depend为编译依赖，这里依赖的是一个会动态产生message的功能包
exer_depend为执行依赖，这里依赖的是一个动态runtime运行的功能包

3.2 在CmakeLists.txt中添加编译选项

为什么要添加编译选项？

• 在package.xml添加了功能包编译依赖，因此CMakeList.txt里的find_package中也要加上对应的部分；
• 需要将定义的Person.srv作为消息接口，针对它做编译；
• 需要指明编译这个消息接口需要哪些ROS已有的包；
  有了这两个配置才可将定义的srv编译成不同的程序文件
• 因为在package.xml添加了功能包执行依赖，在CMakeList.txt里的catkin_package中也要加上对应的部分；

将以下信息分别对应添加到指定区域：

find_package( ...... message_generation)

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

catkin_package( ...... message_runtime)

3.3 编译生成的C++文件和Python库

cd ~/catkin_ws
catkin_make

四、代码实现

4.1 以C++为例

将以下两个cpp文件放到src目录下：

person_client程序为：

/***********************************************************************
Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).
***********************************************************************/

/**
 * 该例程将请求/show_person服务，服务数据类型learning_service::Person
 */

#include 
#include "learning_service/Person.h"

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

    // 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
	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());

	return 0;
};

person_server程序为：

/***********************************************************************
Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).
***********************************************************************/

/**
 * 该例程将执行/show_person服务，服务数据类型learning_service::Person
 */
 
#include 
#include "learning_service/Person.h"

// service回调函数，输入参数req，输出参数res
bool personCallback(learning_service::Person::Request  &req,
         			learning_service::Person::Response &res)
{
    // 显示请求数据
    ROS_INFO("Person: name:%s  age:%d  sex:%d", req.name.c_str(), req.age, req.sex);

	// 设置反馈数据
	res.result = "OK";

    return true;
}

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

    // 创建节点句柄
    ros::NodeHandle n;

    // 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);

    // 循环等待回调函数
    ROS_INFO("Ready to show person informtion.");
    ros::spin();

    return 0;
}

4.1.1 配置代码编译规则

将以下代码拷贝进CmakeList.txt指定位置：

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)

4.1.2 编译整个工作空间

cd ~/catkin_ws
catkin_make

4.1.3 配置环境变量

之前已经配置过。

4.1.4 执行代码

roscore

rosrun learning_service person_server

rosrun learning_service person_client

可以看到运行Server后，启动Client会发一次Person信息，在Server端看到后反馈给Client确认后终止这次发送行为。
先运行Client的话则会一直等待Server端接收，直到Server端启动接收到信息。
再运行一次client可以再次发送：

4.2 以Python为例

将以下py文件拷贝进scripts目录下(打开执行权限)：

person_client代码为：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

########################################################################
####          Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).          ###
########################################################################

# 该例程将请求/show_person服务，服务数据类型learning_service::Person

import sys
import rospy
from learning_service.srv import Person, PersonRequest

def person_client():
	# ROS节点初始化
    rospy.init_node('person_client')

	# 发现/spawn服务后，创建一个服务客户端，连接名为/spawn的service
    rospy.wait_for_service('/show_person')
    try:
        person_client = rospy.ServiceProxy('/show_person', Person)

		# 请求服务调用，输入请求数据
        response = person_client("Tom", 20, PersonRequest.male)
        return response.result
    except rospy.ServiceException as e:
        print("Service call failed: %s"%e)

if __name__ == "__main__":
	#服务调用并显示调用结果
    print("Show person result : %s" %(person_client()))

person_server代码为：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

########################################################################
####          Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).          ###
########################################################################

# 该例程将执行/show_person服务，服务数据类型learning_service::Person

import rospy
from learning_service.srv import Person, PersonResponse

def personCallback(req):
	# 显示请求数据
    rospy.loginfo("Person: name:%s  age:%d  sex:%d", req.name, req.age, req.sex)

	# 反馈数据
    return PersonResponse("OK")

def person_server():
	# ROS节点初始化
    rospy.init_node('person_server')

	# 创建一个名为/show_person的server，注册回调函数personCallback
    s = rospy.Service('/show_person', Person, personCallback)

	# 循环等待回调函数
    print("Ready to show person informtion.")
    rospy.spin()

if __name__ == "__main__":
    person_server()

4.2.1 配置代码编译规则

配置CmakeLists.txt的编译规则：

4.2.2 编译整个工作空间

cd ~/catkin_ws
catkin_make

4.2.3 配置环境变量

之前已经配置过。

4.2.4 执行代码

roscore

rosrun learning_topic person_server.py

rosrun learning_topic person_client.py

结果如下：