SLAM+语音机器人DIY系列：（二）ROS入门——6.编写简单的service和client

时间 2019-11-10

标签 slam 语音机器人 diy 系列 ros 入门编写简单 service client 繁體版

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摘要

ROS机器人操做系统在机器人应用领域很流行，依托代码开源和模块间协做等特性，给机器人开发者带来了很大的方便。咱们的机器人“miiboo”中的大部分程序也采用ROS进行开发，因此本文就重点对ROS基础知识进行详细的讲解，给不熟悉ROS的朋友起到一个抛砖引玉的做用。本章节主要内容：html

1.ROS是什么node

2.ROS系统总体架构python

3.在ubuntu16.04中安装ROS kineticios

4.如何编写ROS的第一个程序hello_worldnginx

5.编写简单的消息发布器和订阅器c++

6.编写简单的service和clientdjango

7.理解tf的原理ubuntu

8.理解roslaunch在大型项目中的做用centos

9.熟练使用rvizbash

10.在实际机器人上运行ROS高级功能预览

6.编写简单的service和client

上一节介绍了两个ros节点经过发布与订阅消息的通讯方式，如今就介绍ros节点间通讯的另一种方式服务。咱们将学到：如何自定义服务类型、server端节点编写、client端节点编写等。我就以实现两个整数求和为例，client端节点向server端节点发送a、b的请求，server端节点返回响应sum=a+b给client端节点，通讯网络结构如图20。

（图20）服务请求与响应ROS通讯网络结构图

（1）功能包的建立

在catkin_ws/src/目录下新建功能包service_example，并在建立时显式的指明依赖roscpp和std_msgs，依赖std_msgs将做为基本数据类型用于定义咱们的服务类型。打开命令行终端，输入命令：

cd ~/catkin_ws/src/

#建立功能包service_example时，显式的指明依赖roscpp和std_msgs，
#依赖会被默认写到功能包的CMakeLists.txt和package.xml中
catkin_create_pkg service_example roscpp std_msgs

（2）在功能包中建立自定义服务类型

经过前面的学习，咱们知道服务通讯过程当中服务的数据类型须要用户本身定义，与消息不一样，节点并不提供标准服务类型。服务类型的定义文件都是以*.srv为扩展名，而且被放在功能包的srv/文件夹下。

服务类型定义：

首先，在功能包service_example目录下新建srv目录，而后在service_example/srv/目录中建立AddTwoInts.srv文件，文件内容以下：

int64 a
int64 b
---
int64 sum

服务类型编译配置：

定义好咱们的服务类型后，要想让该服务类型能在c++、python等代码中被使用，必需要作相应的编译与运行配置。编译依赖message_generation，运行依赖message_runtime。

打开功能包中的CMakeLists.txt文件，找到下面这段代码：

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  roscpp
  std_msgs
)

将message_generation添加进去，添加后的代码以下：

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  roscpp
  std_msgs
  message_generation
)

继续，找到这段代码：

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

去掉这段代码的#注释，将本身的服务类型定义文件AddTwoInts.srv填入，修改好后的代码以下：

add_service_files(
  FILES
 AddTwoInts.srv
)

继续，找到这段代码：

# generate_messages(
#   DEPENDENCIES
#   std_msgs
# )

去掉这段代码的#注释，generate_messages的做用是自动建立咱们自定义的消息类型*.msg与服务类型*.srv相对应的*.h，因为咱们定义的服务类型使用了std_msgs中的int64基本类型，因此必须向generate_messages指明该依赖，修改好后的代码以下：

generate_messages(
  DEPENDENCIES
 std_msgs
)

而后打开功能包中的package.xml文件，填入下面三句依赖：

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

检查ROS是否识别新建的服务类型：

咱们经过<功能包名/服务类型名>找到该服务，打开命令行终端，输入命令：

source ~/catkin_ws/devel/setup.bash

rossrv show service_example/AddTwoInts

看到下面的输出，如图21，就说明新建服务类型能被ROS识别，新建服务类型成功了。

（图21）新建服务类型能被ROS识别

（3）功能包的源代码编写

功能包中须要编写两个独立可执行的节点，一个节点用来做为client端发起请求，另外一个节点用来做为server端响应请求，因此须要在新建的功能包service_example/src/目录下新建两个文件server_node.cpp和client_node.cpp，并将下面的代码分别填入。

首先，介绍server节点server_node.cpp，代码内容以下：

 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 }

对server节点代码进行解析。

#include “ros/ros.h”

#include “service_example/AddTwoInts.h”

包含头文件ros/ros.h，这是ROS提供的C++客户端库，是必须包含的头文件,就很少说了。service_example/AddTwoInts.h是由编译系统自动根据咱们的功能包和在功能包下建立的*.srv文件生成的对应的头文件，包含这个头文件，程序中就可使用咱们自定义服务的数据类型了。

bool add_execute(...)

这个函数实现两个int64整数求和的服务，两个int64值从request获取，返回求和结果装入response里，request与response的具体数据类型都在前面建立的*.srv文件中被定义，这个函数返回值为bool型。

ros::init(argc,argv,”server_node”);

ros::NodeHandle nh;

初始化ros节点并指明节点的名称，声明一个ros节点的句柄，,就很少说了。

ros::ServiceServer service = nh.advertiseService(“add_two_ints”,add_execute);

这一句是建立服务，并将服务加入到ROS网络中，而且这个服务在ROS网络中以名称add_two_ints惟一标识，以便于其余节点经过服务名称进行请求。

ros::spin();

这一句话让程序进入自循环的挂起状态，从而让程序以最好的效率接收客户端的请求并调用回调函数，就很少说了。

接着，介绍client节点client_node.cpp，代码内容以下：

 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 }

对client节点代码进行解析。

以前解释过的相似的代码就不作过多的解释了，这里重点解释一下前面没遇到过的代码。

ros::ServiceClient client =

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

这一句建立client对象，用来向ROS网络中名称叫add_two_ints的service发起请求。

service_example::AddTwoInts srv;

定义了一个service_example::AddTwoInts服务类型的对象，该对象中的成员正是咱们在*.srv文件中定义的a、b、sum，咱们将待请求的数据填充到数据成员a、b，请求成功后返回结果会被自动填充到数据成员sum中。

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

这一句即是经过client的方法call来向service发起请求，请求传入的参数srv在上面已经介绍过了。

（4）功能包的编译配置及编译

建立功能包service_example时，显式的指明依赖roscpp和std_msgs，依赖会被默认写到功能包的CMakeLists.txt和package.xml中，而且在功能包中建立*.srv服务类型时已经对服务的编译与运行作了相关配置，因此只须要在CMakeLists.txt文件的末尾行加入如下几句用于声明可执行文件就能够了：

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)

这里面的add_executable用于声明可执行文件。target_link_libraries用于声明可执行文件建立时须要连接的库。add_dependencies用于声明可执行文件的依赖项，因为咱们自定义了*.srv，service_example_gencpp的做用是让编译系统自动根据咱们的功能包和在功能包下建立的*.srv文件生成的对应的头文件和库文件，service_example_gencpp这个名称是由功能包名称service_example加上_gencpp后缀而来的，后缀很好理解：生成c++文件就是_gencpp，

生成python文件就是_genpy。

接下来，就能够用下面的命令对功能包进行编译了：

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

（5）功能包的启动运行

首先，须要用roscore命令来启动ROS节点管理器，ROS节点管理器是全部节点运行的基础。

打开命令行终端，输入命令：

roscore

而后，用source devel/setup.bash激活catkin_ws工做空间，用rosrun <package_name> <node_name>启动功能包中的server节点。

再打开一个命令行终端，分别输入命令：

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

看到有输出“servive is ready!!!”，就说明server节点已经正常启动并开始等待client节点向本身发起请求了，如图22。

（图22）server节点已经正常启动

最后，用source devel/setup.bash激活catkin_ws工做空间，用rosrun <package_name> <node_name>启动功能包中的client节点。

再打开一个命令行终端，分别输入命令：

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

看到有输出提示信息“please input a and b:”后，键盘键入两个整数，以空格分割，输入完毕后回车。若是看到输出信息“sum=xxx”，就说明client节点向server端发起的请求获得了响应，打印出来的sum就是响应结果，这样就完成了一次服务请求的通讯过程，如图23。

（图23）client节点已经正常启动

到这里，咱们编写的server和client就大功告成了，为了加深对整个程序工做流程的理解，我再把server与client的ROS通讯网络结构图拿出来，加深一下理解。

（图24）服务请求与响应ROS通讯网络结构图

后记

------SLAM+语音机器人DIY系列【目录】快速导览------

第1章：Linux基础

第2章：ROS入门

3.在ubuntu16.04中安装ROS kinetic

4.如何编写ROS的第一个程序hello_world

5.编写简单的消息发布器和订阅器

6.编写简单的service和client

7.理解tf的原理

8.理解roslaunch在大型项目中的做用

9.熟练使用rviz

10.在实际机器人上运行ROS高级功能预览

第3章：感知与大脑

第4章：差分底盘设计

第5章：树莓派3开发环境搭建

1.安装系统ubuntu_mate_16.04

2.安装ros-kinetic

3.装机后一些实用软件安装和系统设置

4.PC端与robot端ROS网络通讯

5.Android手机端与robot端ROS网络通讯

6.树莓派USB与tty串口号绑定

7.开机自启动ROS节点

第6章：SLAM建图与自主避障导航

1.在机器人上使用传感器

2.google-cartographer机器人SLAM建图

3.ros-navigation机器人自主避障导航

第7章：语音交互与天然语言处理

第8章：高阶拓展

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

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