SLAM+語音機器人DIY系列：（二）ROS入門——6.編寫簡單的service和client

時間 2019-11-10

標籤 slam 語音機器人 diy 系列 ros 入門編寫簡單 service client 简体版

原文原文鏈接

摘要

ROS機器人操做系統在機器人應用領域很流行，依託代碼開源和模塊間協做等特性，給機器人開發者帶來了很大的方便。咱們的機器人「miiboo」中的大部分程序也採用ROS進行開發，因此本文就重點對ROS基礎知識進行詳細的講解，給不熟悉ROS的朋友起到一個拋磚引玉的做用。本章節主要內容：html

1.ROS是什麼node

2.ROS系統總體架構python

3.在ubuntu16.04中安裝ROS kineticios

4.如何編寫ROS的第一個程序hello_worldnginx

5.編寫簡單的消息發佈器和訂閱器c++

6.編寫簡單的service和clientdjango

7.理解tf的原理ubuntu

8.理解roslaunch在大型項目中的做用centos

9.熟練使用rvizbash

10.在實際機器人上運行ROS高級功能預覽

6.編寫簡單的service和client

上一節介紹了兩個ros節點經過發佈與訂閱消息的通訊方式，如今就介紹ros節點間通訊的另一種方式服務。咱們將學到：如何自定義服務類型、server端節點編寫、client端節點編寫等。我就以實現兩個整數求和爲例，client端節點向server端節點發送a、b的請求，server端節點返回響應sum=a+b給client端節點，通訊網絡結構如圖20。

（圖20）服務請求與響應ROS通訊網絡結構圖

（1）功能包的建立

在catkin_ws/src/目錄下新建功能包service_example，並在建立時顯式的指明依賴roscpp和std_msgs，依賴std_msgs將做爲基本數據類型用於定義咱們的服務類型。打開命令行終端，輸入命令：

cd ~/catkin_ws/src/

#建立功能包service_example時，顯式的指明依賴roscpp和std_msgs，
#依賴會被默認寫到功能包的CMakeLists.txt和package.xml中
catkin_create_pkg service_example roscpp std_msgs

（2）在功能包中建立自定義服務類型

經過前面的學習，咱們知道服務通訊過程當中服務的數據類型須要用戶本身定義，與消息不一樣，節點並不提供標準服務類型。服務類型的定義文件都是以*.srv爲擴展名，而且被放在功能包的srv/文件夾下。

服務類型定義：

首先，在功能包service_example目錄下新建srv目錄，而後在service_example/srv/目錄中建立AddTwoInts.srv文件，文件內容以下：

int64 a
int64 b
---
int64 sum

服務類型編譯配置：

定義好咱們的服務類型後，要想讓該服務類型能在c++、python等代碼中被使用，必需要作相應的編譯與運行配置。編譯依賴message_generation，運行依賴message_runtime。

打開功能包中的CMakeLists.txt文件，找到下面這段代碼：

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  roscpp
  std_msgs
)

將message_generation添加進去，添加後的代碼以下：

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  roscpp
  std_msgs
  message_generation
)

繼續，找到這段代碼：

# add_service_files(
#   FILES
#   Service1.srv
#   Service2.srv
# )

去掉這段代碼的#註釋，將本身的服務類型定義文件AddTwoInts.srv填入，修改好後的代碼以下：

add_service_files(
  FILES
 AddTwoInts.srv
)

繼續，找到這段代碼：

# generate_messages(
#   DEPENDENCIES
#   std_msgs
# )

去掉這段代碼的#註釋，generate_messages的做用是自動建立咱們自定義的消息類型*.msg與服務類型*.srv相對應的*.h，因爲咱們定義的服務類型使用了std_msgs中的int64基本類型，因此必須向generate_messages指明該依賴，修改好後的代碼以下：

generate_messages(
  DEPENDENCIES
 std_msgs
)

而後打開功能包中的package.xml文件，填入下面三句依賴：

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

檢查ROS是否識別新建的服務類型：

咱們經過<功能包名/服務類型名>找到該服務，打開命令行終端，輸入命令：

source ~/catkin_ws/devel/setup.bash

rossrv show service_example/AddTwoInts

看到下面的輸出，如圖21，就說明新建服務類型能被ROS識別，新建服務類型成功了。

（圖21）新建服務類型能被ROS識別

（3）功能包的源代碼編寫

功能包中須要編寫兩個獨立可執行的節點，一個節點用來做爲client端發起請求，另外一個節點用來做爲server端響應請求，因此須要在新建的功能包service_example/src/目錄下新建兩個文件server_node.cpp和client_node.cpp，並將下面的代碼分別填入。

首先，介紹server節點server_node.cpp，代碼內容以下：

 1 #include "ros/ros.h"
 2 #include "service_example/AddTwoInts.h"
 3 
 4 bool add_execute(service_example::AddTwoInts::Request &req,
 5 service_example::AddTwoInts::Response &res)
 6 {
 7   res.sum = req.a + req.b;
 8   ROS_INFO("recieve request: a=%ld,b=%ld",(long int)req.a,(long int)req.b);
 9   ROS_INFO("send response: sum=%ld",(long int)res.sum);
10   return true;
11 } 
12 
13 int main(int argc,char **argv)
14 {
15   ros::init(argc,argv,"server_node");
16   ros::NodeHandle nh;
17 
18   ros::ServiceServer service = nh.advertiseService("add_two_ints",add_execute);
19   ROS_INFO("service is ready!!!");
20   ros::spin();
21 
22   return 0;
23 }

對server節點代碼進行解析。

#include 「ros/ros.h」

#include 「service_example/AddTwoInts.h」

包含頭文件ros/ros.h，這是ROS提供的C++客戶端庫，是必須包含的頭文件,就很少說了。service_example/AddTwoInts.h是由編譯系統自動根據咱們的功能包和在功能包下建立的*.srv文件生成的對應的頭文件，包含這個頭文件，程序中就可使用咱們自定義服務的數據類型了。

bool add_execute(...)

這個函數實現兩個int64整數求和的服務，兩個int64值從request獲取，返回求和結果裝入response裏，request與response的具體數據類型都在前面建立的*.srv文件中被定義，這個函數返回值爲bool型。

ros::init(argc,argv,」server_node」);

ros::NodeHandle nh;

初始化ros節點並指明節點的名稱，聲明一個ros節點的句柄，,就很少說了。

ros::ServiceServer service = nh.advertiseService(「add_two_ints」,add_execute);

這一句是建立服務，並將服務加入到ROS網絡中，而且這個服務在ROS網絡中以名稱add_two_ints惟一標識，以便於其餘節點經過服務名稱進行請求。

ros::spin();

這一句話讓程序進入自循環的掛起狀態，從而讓程序以最好的效率接收客戶端的請求並調用回調函數，就很少說了。

接着，介紹client節點client_node.cpp，代碼內容以下：

 1 #include "ros/ros.h"
 2 #include "service_example/AddTwoInts.h"
 3 
 4 #include <iostream>
 5 
 6 int main(int argc,char **argv)
 7 {
 8   ros::init(argc,argv,"client_node");
 9   ros::NodeHandle nh;
10 
11   ros::ServiceClient client =
12   nh.serviceClient<service_example::AddTwoInts>("add_two_ints");
13   service_example::AddTwoInts srv;
14   
15   while(ros::ok())
16   {
17     long int a_in,b_in;
18     std::cout<<"please input a and b:";
19     std::cin>>a_in>>b_in;
20 
21     srv.request.a = a_in;
22     srv.request.b = b_in;
23     if(client.call(srv))
24     {
25       ROS_INFO("sum=%ld",(long int)srv.response.sum);
26     }
27     else
28     {
29       ROS_INFO("failed to call service add_two_ints");
30     }
31   }
32   return 0;
33 }

對client節點代碼進行解析。

以前解釋過的相似的代碼就不作過多的解釋了，這裏重點解釋一下前面沒遇到過的代碼。

ros::ServiceClient client =

nh.serviceClient<service_example::AddTwoInts>("add_two_ints");

這一句建立client對象，用來向ROS網絡中名稱叫add_two_ints的service發起請求。

service_example::AddTwoInts srv;

定義了一個service_example::AddTwoInts服務類型的對象，該對象中的成員正是咱們在*.srv文件中定義的a、b、sum，咱們將待請求的數據填充到數據成員a、b，請求成功後返回結果會被自動填充到數據成員sum中。

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

這一句即是經過client的方法call來向service發起請求，請求傳入的參數srv在上面已經介紹過了。

（4）功能包的編譯配置及編譯

建立功能包service_example時，顯式的指明依賴roscpp和std_msgs，依賴會被默認寫到功能包的CMakeLists.txt和package.xml中，而且在功能包中建立*.srv服務類型時已經對服務的編譯與運行作了相關配置，因此只須要在CMakeLists.txt文件的末尾行加入如下幾句用於聲明可執行文件就能夠了：

add_executable(server_node src/server_node.cpp)
target_link_libraries(server_node ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(server_node service_example_gencpp)

add_executable(client_node src/client_node.cpp)
target_link_libraries(client_node ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(client_node service_example_gencpp)

這裏面的add_executable用於聲明可執行文件。target_link_libraries用於聲明可執行文件建立時須要連接的庫。add_dependencies用於聲明可執行文件的依賴項，因爲咱們自定義了*.srv，service_example_gencpp的做用是讓編譯系統自動根據咱們的功能包和在功能包下建立的*.srv文件生成的對應的頭文件和庫文件，service_example_gencpp這個名稱是由功能包名稱service_example加上_gencpp後綴而來的，後綴很好理解：生成c++文件就是_gencpp，

生成python文件就是_genpy。

接下來，就能夠用下面的命令對功能包進行編譯了：

cd ~/catkin_ws/
catkin_make -DCATKIN_WHITELIST_PACKAGES="service_example"

（5）功能包的啓動運行

首先，須要用roscore命令來啓動ROS節點管理器，ROS節點管理器是全部節點運行的基礎。

打開命令行終端，輸入命令：

roscore

而後，用source devel/setup.bash激活catkin_ws工做空間，用rosrun <package_name> <node_name>啓動功能包中的server節點。

再打開一個命令行終端，分別輸入命令：

cd ~/catkin_ws/
source devel/setup.bash
rosrun service_example server_node

看到有輸出「servive is ready!!!」，就說明server節點已經正常啓動並開始等待client節點向本身發起請求了，如圖22。

（圖22）server節點已經正常啓動

最後，用source devel/setup.bash激活catkin_ws工做空間，用rosrun <package_name> <node_name>啓動功能包中的client節點。

再打開一個命令行終端，分別輸入命令：

cd ~/catkin_ws/
source devel/setup.bash
rosrun service_example client_node

看到有輸出提示信息「please input a and b:」後，鍵盤鍵入兩個整數，以空格分割，輸入完畢後回車。若是看到輸出信息「sum=xxx」，就說明client節點向server端發起的請求獲得了響應，打印出來的sum就是響應結果，這樣就完成了一次服務請求的通訊過程，如圖23。

（圖23）client節點已經正常啓動

到這裏，咱們編寫的server和client就大功告成了，爲了加深對整個程序工做流程的理解，我再把server與client的ROS通訊網絡結構圖拿出來，加深一下理解。

（圖24）服務請求與響應ROS通訊網絡結構圖

後記

------SLAM+語音機器人DIY系列【目錄】快速導覽------

第1章：Linux基礎

第2章：ROS入門

3.在ubuntu16.04中安裝ROS kinetic

4.如何編寫ROS的第一個程序hello_world

5.編寫簡單的消息發佈器和訂閱器

6.編寫簡單的service和client

7.理解tf的原理

8.理解roslaunch在大型項目中的做用

9.熟練使用rviz

10.在實際機器人上運行ROS高級功能預覽

第3章：感知與大腦

第4章：差分底盤設計

第5章：樹莓派3開發環境搭建

1.安裝系統ubuntu_mate_16.04

2.安裝ros-kinetic

3.裝機後一些實用軟件安裝和系統設置

4.PC端與robot端ROS網絡通訊

5.Android手機端與robot端ROS網絡通訊

6.樹莓派USB與tty串口號綁定

7.開機自啓動ROS節點

第6章：SLAM建圖與自主避障導航

1.在機器人上使用傳感器

2.google-cartographer機器人SLAM建圖

3.ros-navigation機器人自主避障導航

第7章：語音交互與天然語言處理

第8章：高階拓展

2.centos7下部署Django(nginx+uwsgi+django+python3)

----------------文章將持續更新，敬請關注-----------------

若是你們對博文的相關類容感興趣，或有什麼技術疑問，歡迎加入下面的《SLAM+語音機器人DIY》QQ技術交流羣，一塊兒討論學習^_^

關於咱們：

視頻教程：

https://www.bilibili.com/video/av61448040

相關標籤/搜索

每日一句

每一个你不满意的现在，都有一个你没有努力的曾经。