ROS 2 自定义接口（消息、服务和动作）

ROS 2 自定义接口（消息、服务和动作）

在 ROS 2 中，自定义接口是构建复杂机器人系统的核心。自定义接口使开发者能够定义特定于应用的数据结构和通信模式，包括消息（Message）、服务（Service）和动作（Action）。本文将介绍如何在 ROS 2 中创建和使用这些自定义接口。

1. 自定义消息（Message）

自定义消息用于定义节点之间传递的数据结构。消息类型可以包含多个字段，这些字段定义了数据的结构。

1.1 创建自定义消息

1. 创建包
   首先，创建一个新的 ROS 2 包用于存放自定义消息：

   ros2 pkg create my_custom_msgs --build-type ament_cmake --dependencies rosidl_default_generators
   

2. 添加消息目录
   在包目录下创建 msg 目录，并在其中添加 .msg 文件。例如，我们定义一个包含位置和速度的消息类型：

   mkdir -p my_custom_msgs/msg
   

   创建文件 PositionSpeed.msg：

   float64 position
   float64 speed
   

3. 修改 CMakeLists.txt 和 package.xml
   在 CMakeLists.txt 中添加对消息的支持：

   rosidl_generate_interfaces(${PROJECT_NAME}
     "msg/PositionSpeed.msg"
     DEPENDENCIES # Add packages that above messages depend on
   )
   

   在 package.xml 中添加对消息的依赖：

     <buildtool_depend>ament_cmake</buildtool_depend>
     <!-- <depend>rosidl_default_generators</depend> -->
     <!-- 添加下面三行 -->
     <build_depend>rosidl_default_generators</build_depend>
     <exec_depend>rosidl_default_runtime</exec_depend>
     <member_of_group>rosidl_interface_packages</member_of_group> 
   
     <test_depend>ament_lint_auto</test_depend>
     <test_depend>ament_lint_common</test_depend>
   

4. 构建包

   使用以下命令构建包：

   colcon build --packages-select my_custom_msgs
   

5. 验证

   ros2 interface show my_custom_msgs/msg/PositionSpeed
   

   

2. 自定义服务（Service）

自定义服务定义了节点之间的请求和响应数据结构。服务类型使用 .srv 文件定义。

2.1 创建自定义服务

1. 添加服务目录
   在包目录中创建 srv 目录，并添加 .srv 文件。例如，定义一个计算圆面积的服务：

   mkdir -p my_custom_msgs/srv
   

   创建文件 ComputeArea.srv：

   float64 radius
   ---
   float64 area
   

2. 修改 CMakeLists.txt 和 package.xml
   在 CMakeLists.txt 中添加对服务的支持：

   rosidl_generate_interfaces(${PROJECT_NAME}
     "msg/PositionSpeed.msg"
     "srv/ComputeArea.srv"
     DEPENDENCIES # Add packages that above messages depend on
   )
   

3. 构建包

   colcon build --packages-select my_custom_msgs
   

4. 验证

   ros2 interface show my_custom_msgs/srv/ComputeArea
   

   

3. 自定义动作（Action）

自定义动作允许节点执行长期运行的任务，并提供进度和结果反馈。动作类型使用 .action 文件定义。

3.1 创建自定义动作

1. 添加动作目录
   在包目录中创建 action 目录，并添加 .action 文件。例如，定义一个计算阶乘的动作：

   mkdir -p my_custom_msgs/action
   

   创建文件 Factorial.action：

   int32 number
   ---
   int32 result
   ---
   string status
   

2. 修改 CMakeLists.txt 和 package.xml
   在 CMakeLists.txt 中添加对动作的支持：

   rosidl_generate_interfaces(${PROJECT_NAME}
     "msg/PositionSpeed.msg"
     "srv/ComputeArea.srv"
     "action/Factorial.action"
     DEPENDENCIES # Add packages that above messages depend on
   )
   

3. 构建包

   使用以下命令构建包：

   colcon build --packages-select my_custom_msgs
   

4. 验证

   ros2 interface show my_custom_msgs/action/Factorial
   

   

结论

自定义接口在 ROS 2 中是非常重要的，它们使得节点能够以更灵活和高效的方式进行通信。通过定义自定义消息、服务和动作类型，开发者可以构建符合特定需求的机器人系统，提升系统的功能性和可维护性。

希望这篇文章能够帮助你更好地理解和使用 ROS 2 的自定义接口。