ROS入门笔记（十一）：编写与测试简单的Service和Client (Python)

ROS入门笔记（十一）：编写与测试简单的Service和Client (Python)

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01 导读

C++代码必须通过编译生成可执行文件；

python代码是可执行文件，不需要编译；

• 开发的功能包都放在catkin_ws这样一个工作空间里；
• 新建的功能包取名为service_example，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；
• 通信网络结构如图所示：

服务编程流程

• 创建服务器
• 创建客户端
• 添加编译选项
• 运行可执行程序

02 功能包的创建

在catkin_ws/src/目录下新建功能包service_example，并在创建时显式的指明依赖rospy和std_msgs，依赖std_msgs将作为基本数据类型用于定义我们的服务类型。打开命令行终端，输入命令：

$ cd ~/catkin_ws/src

#创建功能包topic_example时，显式的指明依赖rospy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 rospy std_msgs

03 在功能包中创建自定义服务类型

• 服务(srv): 一个srv文件描述一项服务。它包含两个部分：请求和响应。

• 服务类型的定义文件都是以*.srv为扩展名，srv文件则存放在功能包的srv目录下。

• 服务通信过程中服务的数据类型需要用户自己定义，与消息不同，节点并不提供标准服务类型。

3.1 定义srv文件

srv文件分为请求和响应两部分，由'---'分隔。

在功能包service_example目录下新建srv目录，然后在service_example/srv/目录中创建AddTwoInts.srv文件

int64 a
int64 b
---
int64 sum

其中 a 和 b 是请求, 而sum 是响应。

3.2 在package.xml中添加功能包依赖

srv文件被转换成为C++，Python和其他语言的源代码：

查看package.xml, 确保它包含一下两条语句:

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

如果没有，添加进去。 注意，在构建的时候，我们只需要"message_generation"。然而，在运行的时候，我们只需要"message_runtime"。

3.3 在CMakeLists.txt添加编译选项

第一步，增加message_generation

打开功能包中的CMakeLists.txt文件，利用find_packag函数，增加对message_generation的依赖，这样就可以生成消息了。 你可以直接在COMPONENTS的列表里增加message_generation，就像这样：

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  roscpp
  rospy
  std_msgs
  message_generation
  )

有时候你会发现，即使你没有调用find_package,你也可以编译通过。这是因为catkin把你所有的功能包都整合在一起，因此，如果其他的功能包调用了find_package，你的功能包的依赖就会是同样的配置。但是，在你单独编译时，忘记调用find_package会很容易出错。

第二步，删掉#，去除对下边语句的注释:

找到如下代码块:

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

用你自己定义的srv文件名（AddTwoInts.srv）替换掉那些Service*.srv文件，修改好后的代码如下：

add_service_files(
  FILES
  AddTwoInts.srv
)

第三步，msg和srv都需要的步骤

在CMakeLists.txt中找到如下部分:

# generate_messages(
#   DEPENDENCIES
# #  std_msgs  # Or other packages containing msgs
# )

去掉注释并附加上所有你消息文件所依赖的那些含有.msg文件的功能包（这个例子是依赖std_msgs,不要添加roscpp,rospy)，结果如下:

generate_messages(
  DEPENDENCIES
  std_msgs
)

原因：generate_messages的作用是自动创建我们自定义的消息类型 .msg与服务类型 .srv相对应的 .h，由于我们定义的服务类型使用了std_msgs中的int64基本类型，所以必须向generate_messages指明该依赖。

第四步，由于增加了新的消息，所以我们需要重新编译我们的功能包：

目的：查看配置是否有问题

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

所有在msg路径下的.msg文件都将转换为ROS所支持语言的源代码。生成的C++头文件将会放置在~/catkin_ws/devel/include/service_example/。 Python脚本语言会在 ~/catkin_ws/devel/lib/python2.7/dist-packages/service_example/msg 目录下创建。

04 查看自定义的服务消息

通过<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

05 功能包的源代码编写

功能包中需要编写两个独立可执行的节点，一个节点用来作为client端发起请求，另一个节点用来作为server端响应请求，所以需要在新建的功能包service_example/scripts目录下新建两个文件server.py和client.py，并将下面的代码分别填入。

5.1 编写Service节点（server.py）

将创建一个简单的service节点("server")，该节点将接收到两个整形数字，并返回它们的和。

如何实现一个服务器

• 初始化ROS节点；
• 创建Server实例；
• 循环等待服务请求，进入回调函数；
• 在回调函数中完成服务功能的处理，并反馈应答数据。

在service_example包中创建scripts / server.py文件：

#!/usr/bin/env python

from service_example.srv import AddTwoInts,AddTwoIntsResponse
import rospy

def handle_add_two_ints(req):
    print "Returning [%s + %s = %s]"%(req.a, req.b, (req.a + req.b))
 
 #因为我们已经将服务的类型声明为AddTwoInts，所以它会为您生成AddTwoIntsRequest对象（可以自由传递）
    return AddTwoIntsResponse(req.a + req.b)    # AddTwoIntsResponse由服务生成的返回函数

def add_two_ints_server():
    rospy.init_node('add_two_ints_server')  # 声明节点为add_two_ints_server
   
    #定义服务器节点名称，服务类型，处理函数
	#处理函数调用实例化的AddTwoIntsRequest接收请求和返回实例化的AddTwoIntsResponse
    s = rospy.Service('add_two_ints', AddTwoInts, handle_add_two_ints)
    print "Ready to add two ints."
    rospy.spin()   # 就像订阅者示例一样，rospy.spin()使代码不会退出，直到服务关闭；

if __name__ == "__main__":
    add_two_ints_server()

在~/catkin_ws/src/service_example下，让节点可执行:

$ chmod +x scripts/server.py

5.2 编写Client节点（client.py）

如何实现一个客户端

• 初始化ROS节点；
• 创建一个Client实例；
• 发布服务请求数据；
• 等待Server处理之后的应答结果。

在service_example包中创建scripts / client.py文件，并在其中粘贴以下內容：

#!/usr/bin/env python

""" 
导入sys模块，sys.argv的功能是在外部向程序的内部传递参数。sys.argv(number)，number=0的时候是脚本的名称
"""
import sys
import rospy
from service_example.srv import *

def add_two_ints_client(x, y):
    # 等待接入服务节点
    # 第二句是调用wait_for_service，阻塞直到名为“add_two_ints”的服务可用。
    rospy.wait_for_service('add_two_ints')
    try: 
        # 创建服务的处理句柄,可以像调用函数一样，调用句柄
        add_two_ints = rospy.ServiceProxy('add_two_ints', AddTwoInts)
        resp1 = add_two_ints(x, y)
        return resp1.sum 
    #如果调用失败，可能会抛出rospy.ServiceException
    except rospy.ServiceException, e:            
        print "Service call failed: %s"%e

def usage():
    return "%s [x y]"%sys.argv[0]

if __name__ == "__main__":
    if len(sys.argv) == 3:
        x = int(sys.argv[1])
        y = int(sys.argv[2])
    else:
        print usage()
        sys.exit(1)
    print "Requesting %s+%s"%(x, y)
    print "%s + %s = %s"%(x, y, add_two_ints_client(x, y))

在~/catkin_ws/src/service_example节点可执行：

$ chmod +x scripts/client.py

代码解析：

我们可以像普通函数一样使用这个句柄并调用它：

resp1 = add_two_ints(x, y)
return resp1.sum

因为我们已经将服务的类型声明为AddTwoInts，所以它会为你生成AddTwoIntsRequest对象(可以自由传递)。返回值是AddTwoIntsResponse对象。如果调用失败，可能会抛出rospy.ServiceException，因此你应该设置适当的try/except块。

06 功能包的编译

我们使用CMake作为构建系统，是的，即使是Python节点也必须使用它。这是为了确保创建消息和服务时自动生成Python代码。

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

07 测试service和client

7.1 运行Service

第一步，打开一个命令行终端：

$ roscore

第二步，打开第二个命令行终端：

# 用rosrun <package_name> <node_name>启动功能包中的发布节点。
$ source ~/catkin_ws/devel/setup.bash    # 激活catkin_ws工作空间（必须有，必不可少） 
$ rosrun service_example server.py       # (python版本)

你将看到如下的输出信息:

Ready to add two ints.              # Server节点启动后的日志信息

7.2 运行Client

现在，运行Client并附带一些参数：

打开第三个命令行客户端：

$ source ~/catkin_ws/devel/setup.bash     # 激活catkin_ws工作空间（必须有，必不可少） 
$ rosrun service_example client.py 1 3    # (Python)      

你将会看到如下的输出信息:

# Client启动后发布服务请求，并成功接收到反馈结果
Requesting 1+3
1 + 3 = 4
 
# Server接收到服务调用后完成加法求解，并将结果反馈给Client              
Returning [1 + 3 = 4]         

现在，你已经成功地运行了你的第一个Service和Client程序。

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