[ROS学习]ROS服务浅析及简单实现(C++)

前言

记录这两天的学习情况，以前只是按照教程盲目的走了一遍，很多概念都不太清晰。将这段时间对ROS的服务粗浅理解记录下来。

文章内容只是自己对于该部分内容的暂时性理解，如有错误还请指正

1. ROS下的服务(service)是什么？

总结来说，service就是ROS提供的一种节点间的通信方式。这种通信方式和客户端服务端的通信机理类似。如下图所示。

图中client提出服务请求，server响应请求。从这个模式可以看到几个明显的特点：
(a)这中通信方式是点对点的，他区别与topic的通信。当然一个服务器可以为多个客户端提供服务。
(b)在server和client之间的消息(srv)是需要定义的，server需要知道我要得服务数据是什么，应答给client什么，对client也一样。

2. 编写简单的Server(C++)

2.1 建立工作空间

下面会从建立工作空间开始，到软件包，到具体的可执行文件，确保可以有最终的效果。

step1: 建立工作空间

mkdir -p haley_ws/src
cd haley_ws/src/
catkin_init_workspace 

step2: 创建软件包 包名为“haley_service”

catkin_create_pkg haley_service roscpp std_msgs

2.2 编写自定义srv消息

step3: 创建所需的自定义服务消息（srv）,这里我们定义一个求和的srv，在sum.srv中写入消息的格式。

mkdir srv
cd srv
touch sum.srv

sum.srv的内容如下，这里的上半部分是请求数据格式，下半部分是应答的数据格式。中间必须用三个短线隔开。

int32 A
int32 B

---

int32 SUM

好了进行到这里总结一下，我们做了什么，这些事情的目的是啥。
（a）建立了完整的工作空间和软件包
（b）定义了之后要使用到的service消息格式
做完了这些我们的目录从工作空间开始大概是这样的

现在来查看一下我们的srv消息吧
(a)编译工作空间
(b)查看srv格式

catkin_make
source ./devel/setup.bash 
rossrv show haley_service/sum 

结果

至此我们上面的工作还是没有什么问题的。

2.3 编写server

在haley_service功能包下的src中建立service.cpp，并写入如下内容

#include "ros/ros.h"
#include "haley_service/sum.h"

/**
*   服务器的回调函数
*   输入参数：服务所需的请求消息，这里是定义好的sum.srv中的Request数据形式
*   对服务请求数据进行求和操作，返回Response数据
**/
bool add(haley_service::sum::Request& req, haley_service::sum::Response& res)
{
    res.SUM = req.A + req.B;
    ROS_INFO("Response the request: %d + %d = %d", req.A ,req.B, res.SUM);
    return true;
}

/**
*   主函数
**/
int main(int argc, char** argv)
{
    //初始化节点，节点名为sum_service_node
    ros::init(argc, argv, "sum_service_node");
    //初始化句柄
    ros::NodeHandle n;
    //建立一个服务实例，服务端的名称为：sum_server。使用服务函数为add
    ros::ServiceServer service = n.advertiseService("sum_server", add);
    //判断服务是否建立成功
    if (service)
    {
        ROS_INFO("Server has been ready...");
        ros::spin();
    }
    else
    {   
        ROS_ERROR("Server not ready !");
        return 1;
    }
    return 0;
}

cpp文件搞定了，还得对Cmake和package.xml做处理，我们发现在haley_service的软件包下的CMakeLists.txt有这样一段话（大概在24-46行）

################################################
## Declare ROS messages, services and actions ##
################################################

## To declare and build messages, services or actions from within this
## package, follow these steps:
## * Let MSG_DEP_SET be the set of packages whose message types you use in
##   your messages/services/actions (e.g. std_msgs, actionlib_msgs, ...).
## * In the file package.xml:
##   * add a build_depend tag for "message_generation"
##   * add a build_depend and a exec_depend tag for each package in MSG_DEP_SET
##   * If MSG_DEP_SET isn't empty the following dependency has been pulled in
##     but can be declared for certainty nonetheless:
##     * add a exec_depend tag for "message_runtime"
## * In this file (CMakeLists.txt):
##   * add "message_generation" and every package in MSG_DEP_SET to
##     find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS ...)
##   * add "message_runtime" and every package in MSG_DEP_SET to
##     catkin_package(CATKIN_DEPENDS ...)
##   * uncomment the add_*_files sections below as needed
##     and list every .msg/.srv/.action file to be processed
##   * uncomment the generate_messages entry below
##   * add every package in MSG_DEP_SET to generate_messages(DEPENDENCIES ...)

说的还是比较明白的，这里说说自己的理解：
要声明和建立像messages、services和actions按照下面的步骤操作就行：
(1) 在package.xml里做如下的操作
添加message_generation的依赖标记
添加message_runtime的标记
（2）在CMakeLists.txt的处理
在 find_package(…)添加message_generation和每个使用的消息包集
在 catkin_package(CATKIN_DEPENDS…)添加message_runtime和每个使用的消息包集
取消需要的add_*_files的注释
在generate_messages(…)中添加使用的消息包集

下面按部就班就行：

2.3.1 在package.xml中打开注释

message_generation
message_runtime

2.3.2 在CMakeLists.txt下做处理

在find_package添加message_generation

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  roscpp
  std_msgs
  message_generation
)

在 catkin_package(CATKIN_DEPENDS…)添加message_runtime

catkin_package(
#  INCLUDE_DIRS include
#  LIBRARIES haley_service
#  CATKIN_DEPENDS roscpp std_msgs
#  DEPENDS system_lib
   CATKIN_DEPENDS message_runtime
)

取消需要的add_*_files的注释

add_service_files(
  FILES
  sum.srv
)

在generate_messages(…)中添加使用的消息包集,（这一步很重要，不然无法生成相应的头文件）

generate_messages(
  DEPENDENCIES
  std_msgs
)

搞定了消息的处理，现在将service.cpp也加入编译。 在CMakeLists.txt添加如下的内容

add_executable(${PROJECT_NAME}_node src/service.cpp)

target_link_libraries(${PROJECT_NAME}_node
  ${catkin_LIBRARIES}
)

2.4 编译查错

在工作空间下

catkin_make

结果如图

没什么大问题，好了接下来让我们试一下。

3.测试我们的Server

新开一个Terminal，运行Master，再运行我们的Server节点*（别忘了要source）*

3.1 命令行Call

顺利运行了，下面调用服务吧

rosservice call /sum_server 4 5

可以看到

这里你可以做如下的动作，可能会更加清楚。

rosservice list			//查看活跃的Server，然后Call他

3.2 rqt Call

使用rqt调用服务

rosrun rqt_service_caller rqt_service_caller 

输入Requist的数值（这里是15 和 20），call就可以了。

可以看到效果一致。

总结

简要的介绍了ROS的服务通信的特点，完成了对Server的编程，功能的实现。更多的机理还望在后续的额学习中深入。

参考

[1] ROS学习笔记五：创建和使用ROS msg和srv

[2] ROS入门教程-1.1.7 理解ROS服务和参数

[3] catkin