ROS通信
服务通信
服务通信也是ROS中一种极其常用的通信模式，服务通信是基于请求响应模式的，是一种应答机制。也即: 一个节点A向另一个节点B发送请求，B接收处理请求并产生响应结果返回给A。比如如下场景:
机器人巡逻过程中，控制系统分析传感器数据发现可疑物体或人... 此时需要拍摄照片并留存。
在上述场景中，就使用到了服务通信。
一个节点需要向相机节点发送拍照请求，相机节点处理请求，并返回处理结果
与上述应用类似的，服务通信更适用于对时时性有要求、具有一定逻辑处理的应用场景。
概念
以请求响应的方式实现不同节点之间数据交互的通信模式。
作用
用于偶然的、对时时性有要求、有一定逻辑处理需求的数据传输场景。
案例
实现两个数字的求和，客户端节点，运行会向服务器发送两个数字，服务器端节点接收两个数字求和并将结果响应回客户端。
服务通信理论模型
服务通信较之于话题通信更简单些，理论模型如下图所示，该模型中涉及到三个角色:
- ROS master(管理者)
- Server(服务端)
- Client(客户端)
ROS Master 负责保管 Server 和 Client 注册的信息，并匹配话题相同的 Server 与 Client ，帮助 Server 与 Client 建立连接，连接建立后，Client 发送请求信息，Server 返回响应信息。
0.Server注册
Server 启动后，会通过RPC在 ROS Master 中注册自身信息，其中包含提供的服务的名称。ROS Master 会将节点的注册信息加入到注册表中。
1.Client注册
Client 启动后，也会通过RPC在 ROS Master 中注册自身信息，包含需要请求的服务的名称。ROS Master 会将节点的注册信息加入到注册表中。
2.ROS Master实现信息匹配
ROS Master 会根据注册表中的信息匹配Server和 Client，并通过 RPC 向 Client 发送 Server 的 TCP 地址信息。
3.Client发送请求
Client 根据步骤2 响应的信息，使用 TCP 与 Server 建立网络连接，并发送请求数据。
4.Server发送响应
Server 接收、解析请求的数据，并产生响应结果返回给 Client。
注意:
1.客户端请求被处理时，需要保证服务器已经启动；
2.服务端和客户端都可以存在多个。
服务通信自定义srv
需求:
服务通信中，客户端提交两个整数至服务端，服务端求和并响应结果到客户端，请创建服务器与客户端通信的数据载体。
流程:
srv 文件内的可用数据类型与 msg 文件一致，且定义 srv 实现流程与自定义 msg 实现流程类似:
- 按照固定格式创建srv文件
- 编辑配置文件
- 编译生成中间文件
1.定义srv文件
服务通信中，数据分成两部分，请求与响应，在 srv 文件中请求和响应使用---分割，具体实现如下:
功能包下新建 srv 目录，添加 xxx.srv 文件，内容:
# 客户端请求时发送的两个数字
int32 num1
int32 num2
---
# 服务器响应发送的数据
int32 sum
2.编辑配置文件
package.xml中添加编译依赖与执行依赖
<build_depend>message_generation</build_depend>
<exec_depend>message_runtime</exec_depend>
<!--
exce_depend 以前对应的是 run_depend 现在非法
-->
CMakeLists.txt编辑 srv 相关配置
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
roscpp
rospy
std_msgs
message_generation
)
# 需要加入 message_generation,必须有 std_msgs
add_service_files(
FILES
AddInts.srv //srv文件的名称
)
Copy
generate_messages(
DEPENDENCIES
std_msgs
)
注意: 官网没有在 catkin_package 中配置 message_runtime,经测试配置也可以
3.编译
编译后的中间文件查看:
C++ 需要调用的中间文件(.../工作空间/devel/include/包名/xxx.h)
Python 需要调用的中间文件(.../工作空间/devel/lib/python3/dist-packages/包名/srv)
后续调用相关 srv 时，是从这些中间文件调用的
服务通信自定义srv调用A(C++)
需求:
编写服务通信，客户端提交两个整数至服务端，服务端求和并响应结果到客户端。
分析:
在模型实现中，ROS master 不需要实现，而连接的建立也已经被封装了，需要关注的关键点有三个:
- 服务端
- 客户端
- 数据
流程:
- 编写服务端实现；
- 编写客户端实现；
- 编辑配置文件；
- 编译并执行。
0.vscode配置
需要像之前自定义 msg 实现一样配置c_cpp_properies.json 文件，如果以前已经配置且没有变更工作空间，可以忽略，如果需要配置，配置方式与之前相同:
服务端
/*
需求:
编写两个节点实现服务通信，客户端节点需要提交两个整数到服务器
服务器需要解析客户端提交的数据，相加后，将结果响应回客户端，
客户端再解析
服务器实现:
1.包含头文件
2.初始化 ROS 节点
3.创建 ROS 句柄
4.创建 服务 对象
5.回调函数处理请求并产生响应
6.由于请求有多个，需要调用 ros::spin()
*/
#include "ros/ros.h"
#include "demo03_server_client/AddInts.h"
// bool 返回值由于标志是否处理成功
bool doReq(demo03_server_client::AddInts::Request& req,
demo03_server_client::AddInts::Response& resp){
int num1 = req.num1;
int num2 = req.num2;
ROS_INFO("服务器接收到的请求数据为:num1 = %d, num2 = %d",num1, num2);
//逻辑处理
if (num1 < 0 || num2 < 0)
{
ROS_ERROR("提交的数据异常:数据不可以为负数");
return false;
}
//如果没有异常，那么相加并将结果赋值给 resp
resp.sum = num1 + num2;
return true;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
setlocale(LC_ALL,"");
// 2.初始化 ROS 节点
ros::init(argc,argv,"AddInts_Server");
// 3.创建 ROS 句柄
ros::NodeHandle nh;
// 4.创建 服务 对象
ros::ServiceServer server = nh.advertiseService("AddInts",doReq);
ROS_INFO("服务已经启动....");
// 5.回调函数处理请求并产生响应
// 6.由于请求有多个，需要调用 ros::spin()
ros::spin();
return 0;
}
客户端
/*
需求:
编写两个节点实现服务通信，客户端节点需要提交两个整数到服务器
服务器需要解析客户端提交的数据，相加后，将结果响应回客户端，
客户端再解析
服务器实现:
1.包含头文件
2.初始化 ROS 节点
3.创建 ROS 句柄
4.创建 客户端 对象
5.请求服务，接收响应
*/
// 1.包含头文件
#include "ros/ros.h"
#include "demo03_server_client/AddInts.h"
int main(int argc, char *argv[])
{
setlocale(LC_ALL,"");
// 调用时动态传值,如果通过 launch 的 args 传参，需要传递的参数个数 +3
if (argc != 3)
// if (argc != 5)//launch 传参(0-文件路径 1传入的参数 2传入的参数 3节点名称 4日志路径)
{
ROS_ERROR("请提交两个整数");
return 1;
}
// 2.初始化 ROS 节点
ros::init(argc,argv,"AddInts_Client");
// 3.创建 ROS 句柄
ros::NodeHandle nh;
// 4.创建 客户端 对象
ros::ServiceClient client = nh.serviceClient<demo03_server_client::AddInts>("AddInts");
//等待服务启动成功
//方式1
ros::service::waitForService("AddInts");
//方式2
// client.waitForExistence();
// 5.组织请求数据
demo03_server_client::AddInts ai;
ai.request.num1 = atoi(argv[1]);
ai.request.num2 = atoi(argv[2]);
// 6.发送请求,返回 bool 值，标记是否成功
bool flag = client.call(ai);
// 7.处理响应
if (flag)
{
ROS_INFO("请求正常处理,响应结果:%d",ai.response.sum);
}
else
{
ROS_ERROR("请求处理失败....");
return 1;
}
return 0;
}
参数服务器
参数服务器在ROS中主要用于实现不同节点之间的数据共享。参数服务器相当于是独立于所有节点的一个公共容器，可以将数据存储在该容器中，被不同的节点调用，当然不同的节点也可以往其中存储数据，关于参数服务器的典型应用场景如下:
导航实现时，会进行路径规划，比如: 全局路径规划，设计一个从出发点到目标点的大致路径。本地路径规划，会根据当前路况生成时时的行进路径
上述场景中，全局路径规划和本地路径规划时，就会使用到参数服务器：
- 路径规划时，需要参考小车的尺寸，我们可以将这些尺寸信息存储到参数服务器，全局路径规划节点与本地路径规划节点都可以从参数服务器中调用这些参数
参数服务器，一般适用于存在数据共享的一些应用场景。
概念
以共享的方式实现不同节点之间数据交互的通信模式。
作用
存储一些多节点共享的数据，类似于全局变量。
案例
实现参数增删改查操作。
参数服务器理论模型
参数服务器实现是最为简单的，该模型如下图所示,该模型中涉及到三个角色:
- ROS Master (管理者)
- Talker (参数设置者)
- Listener (参数调用者)
ROS Master 作为一个公共容器保存参数，Talker 可以向容器中设置参数，Listener 可以获取参数。
整个流程由以下步骤实现:
1.Talker 设置参数
Talker 通过 RPC 向参数服务器发送参数(包括参数名与参数值)，ROS Master 将参数保存到参数列表中。
2.Listener 获取参数
Listener 通过 RPC 向参数服务器发送参数查找请求，请求中包含要查找的参数名。
3.ROS Master 向 Listener 发送参数值
ROS Master 根据步骤2请求提供的参数名查找参数值，并将查询结果通过 RPC 发送给 Listener。
参数可使用数据类型:
- 32-bit integers
- booleans
- strings
- doubles
- iso8601 dates
- lists
- base64-encoded binary data
- 字典
注意:参数服务器不是为高性能而设计的，因此最好用于存储静态的非二进制的简单数据
参数操作c++实现
需求:实现参数服务器参数的增删改查操作。
在 C++ 中实现参数服务器数据的增删改查，可以通过两套 API 实现:
- ros::NodeHandle //节点对象内置了一系列参数操作方法
- ros::param //也内置了一些crud方法
下面为具体操作演示
1.参数服务器新增(修改)参数
通过两种方法来创建和设置参数
1.通过NodeHandle === ros::NodeHandle
创建句柄，调用函数
2.通过param === ros::param
调用函数
/* 参数服务器操作之新增与修改(二者API一样)_C++实现: 在 roscpp 中提供了两套 API 实现参数操作 ros::NodeHandle setParam("键",值) ros::param set("键","值") 示例:分别设置整形、浮点、字符串、bool、列表、字典等类型参数 修改(相同的键，不同的值) */
2.参数服务器获取参数
/* 参数服务器操作之查询_C++实现: 在 roscpp 中提供了两套 API 实现参数操作 ros::NodeHandle param(键,默认值) 存在，返回对应结果，否则返回默认值 getParam(键,存储结果的变量) 存在,返回 true,且将值赋值给参数2 若果键不存在，那么返回值为 false，且不为参数2赋值 getParamCached键,存储结果的变量)--提高变量获取效率 存在,返回 true,且将值赋值给参数2 若果键不存在，那么返回值为 false，且不为参数2赋值 getParamNames(std::vector<std::string>) 获取所有的键,并存储在参数 vector 中 hasParam(键) 是否包含某个键，存在返回 true，否则返回 false searchParam(参数1，参数2) 搜索键，参数1是被搜索的键，参数2存储搜索结果的变量 ros::param ----- 与 NodeHandle 类似
9.19,得学一下c++，有些代码都看不懂
3.参数服务器删除
/*
参数服务器操作之删除_C++实现:
ros::NodeHandle
deleteParam("键")
根据键删除参数，删除成功，返回 true，否则(参数不存在)，返回 false
ros::param
del("键")
根据键删除参数，删除成功，返回 true，否则(参数不存在)，返回 false
*/