动手学ROS2-2节点通信-服务之RCLCPP实现_rclcpp::init

说明：本文基于ubuntu22.04和ros2 humble版本

一、服务基础概念

1.服务通信介绍

服务分为客户端和服务端，平时我们用的手机APP都可以成为客户端，而APP服务器对于软件来说就是服务端。

客户端发送请求给服务端，服务端可以根据客户端的请求做一些处理，然后返回结果给客户端。

服务-客户端模型（请求-响应模型）

 服务和话题的不同之处，话题是没有返回的，适用于单向或大量的数据传递。而服务是双向的，客户端发送请求，服务端响应请求。

服务的一些注意事项：

• 同一个服务（名称相同）有且只能有一个节点来提供
• 同一个服务可以被多个客户端调用

2.服务使用样例

启动服务端

打开终端，运行下面的命令，打开一个服务节点

这个服务的功能是将两个数字相加，给定a，b两个数，返回sum也就是ab之和。

ros2 run examples_rclpy_minimal_service service

查看服务列表

ros2 service list

 手动调用服务

在新开启的终端中输入下面的命令（注意a：、b：后的空格）

ros2 service call /add_two_ints example_interfaces/srv/AddTwoInts "{a: 5,b: 10}"

3.服务常用命令

#查看服务列表

ros2 service list

#手动调用服务

ros2 service call /add_two_ints example_interfaces/srv/AddTwoInts "{a: 5,b: 10}"

#查看服务接口类型

ros2 service type /add_two_ints

#查找使用某一接口的服务

ros2 service find example_interfaces/srv/AddTwoInts

二、服务之RCLCPP实现

因为还没有学习如何自定义接口，所以我们先借着上一节的两数相加的示例接口，利用rclcpp提供的接口实现两数相加的服务端和客户端。

1.创建功能包和节点

在工作空间，源文件夹下打开终端，运行下面指令

ros2 pkg create example_service_rclcpp --build-type ament_cmake --dependencies rclcpp touch example_service_rclcpp/src/service_server_01.cpp

touch example_service_rclcpp/src/service_client_01.cpp

编写源文件，以面向对象方式创建两个节点

service_server_01.cpp

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
 
class ServiceServer01 : public rclcpp::Node {
public:
  ServiceServer01(std::string name) : Node(name) {
    RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "节点已启动：%s.", name.c_str());
  }
 
private:
};
 
int main(int argc, char** argv) {
  rclcpp::init(argc, argv);
  auto node = std::make_shared<ServiceServer01>("service_server_01");
  rclcpp::spin(node);
  rclcpp::shutdown();
  return 0;
}

service_client_01.cpp

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
 
class ServiceClient01 : public rclcpp::Node {
public:
  // 构造函数,有一个参数为节点名称
  ServiceClient01(std::string name) : Node(name) {
    RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "节点已启动：%s.", name.c_str());
  }
private:
};
 
int main(int argc, char** argv) {
  rclcpp::init(argc, argv);
  /*创建对应节点的共享指针对象*/
  auto node = std::make_shared<ServiceClient01>("service_client_01");
  /* 运行节点，并检测退出信号*/
  rclcpp::spin(node);
  rclcpp::shutdown();
  return 0;
}

CMakeLists.txt

add_executable(service_client_01 src/service_client_01.cpp)
ament_target_dependencies(service_client_01 rclcpp)
 
add_executable(service_server_01 src/service_server_01.cpp)
ament_target_dependencies(service_server_01 rclcpp)
 
install(TARGETS
  service_server_01
  DESTINATION lib/${PROJECT_NAME}
)
 
install(TARGETS
  service_client_01
  DESTINATION lib/${PROJECT_NAME}
)

在工作空间目录下，进行编译测试

colcon build --packages-select example_service_rclcpp

# 运行 service_server_01

source install/setup.bash

ros2 run example_service_rclcpp service_server_01

# 打开新终端运行 service_client_01

source install/setup.bash

ros2 run example_service_rclcpp service_client_01

2.服务端实现

2.1导入接口

两数相加我们需要利用ROS2自带的example_interfaces接口，使用命令行可以查看这个接口的定义

ros2 interface show example_interfaces/srv/AddTwoInts

ament_cmake类型功能包导入消息接口分为三步：

1. 在CMakeLists.txt中导入，具体是先find_packages再ament_target_dependencies。
2. 在packages.xml中导入，具体是添加depend标签并将消息接口写入。
3. 在代码中导入，C++中是#include"消息功能包/xxx/xxx.hpp"。

CMakeLists.txt

# 这里我们一次性把服务端和客户端对example_interfaces的依赖都加上
find_package(example_interfaces REQUIRED)
 
add_executable(service_client_01 src/service_client_01.cpp)
ament_target_dependencies(service_client_01 rclcpp example_interfaces)
 
add_executable(service_server_01 src/service_server_01.cpp)
ament_target_dependencies(service_server_01 rclcpp example_interfaces)

packages.xml

<depend>example_interfaces</depend>

代码源文件

#include "example_interfaces/srv/add_two_ints.hpp"

2.2编写代码 

#include "example_interfaces/srv/add_two_ints.hpp"
#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
 
class ServiceServer01 : public rclcpp::Node {
public:
    ServiceServer01(std::string name) : Node(name) 
  {
    RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "节点已启动：%s.", name.c_str());
    // 创建服务
    add_ints_server_ =
      this->create_service<example_interfaces::srv::AddTwoInts>(
        "add_two_ints_srv", std::bind(&ServiceServer01::handle_add_two_ints, 
               this, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2));
  }
 
private:
  // 声明一个服务
  rclcpp::Service<example_interfaces::srv::AddTwoInts>::SharedPtr
    add_ints_server_;
 
  // 收到请求的处理函数
  void handle_add_two_ints(
    const std::shared_ptr<example_interfaces::srv::AddTwoInts::Request> request,
    std::shared_ptr<example_interfaces::srv::AddTwoInts::Response> response) 
  {
    RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "收到a: %ld b: %ld", request->a,
                request->b);
    response->sum = request->a + request->b;
  };
};

create_service，参考rclcpp API文档

 

• ServiceT，消息接口example_interfaces::srv::AddTwoInts
• service_name，服务名称
• callback，回调函数，使用成员函数作为回调函数，std::bind进行转换
• qos_profile，服务质量配置文件，默认rmw_qos_profile_services_default
• group，调用服务的回调组，默认nullptr

2.3在工作空间目录下编译测试

colcon build --packages-select example_service_rclcpp

source install/setup.bash

ros2 run example_service_rclcpp service_server_01

打开新的终端

# 查看声明的服务

ros2 service list

# 使用命令行进行服务调用

ros2 service call /add_two_ints_srv example_interfaces/srv/AddTwoInts "{a: 5,b: 10}"

3.客户端实现

3.1API接口

 

 函数async_send_request()同时传入两个参数

• request，请求的消息，这里用于放a，b两个数。
• CallBack，回调函数，异步接收服务器的返回的函数。

 这个函数是用于等待服务上线的，这个函数并不在rclcpp::Client中定义，而是在其父类中定义的。

参数就一个，等待的时间，返回值是bool类型的，上线了就是true，不上线就是false。

之所以会用的这个函数的原因是，再发送请求之前保证服务端启动了，避免发送一个请求出去而无人响应的尴尬局面。

3.2代码

#include "example_interfaces/srv/add_two_ints.hpp"
 
class ServiceClient01 : public rclcpp::Node {
public:
  // 构造函数,有一个参数为节点名称
  ServiceClient01(std::string name) : Node(name) 
 {
    RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "节点已启动：%s.", name.c_str());
    // 创建客户端
    client_ = this->create_client<example_interfaces::srv::AddTwoInts> 
    ("add_two_ints_srv");
  }
 
  void send_request(int a, int b) {
    RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "计算%d+%d", a, b);
 
    // 1.等待服务端上线
    while (!client_->wait_for_service(std::chrono::seconds(1))) 
    {
      //等待时检测rclcpp的状态
      if (!rclcpp::ok()) 
      {
        RCLCPP_ERROR(this->get_logger(), "等待服务的过程中被打断...");
        return;
      }
      RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "等待服务端上线中");
    }
 
    // 2.构造请求的
    auto request =
      std::make_shared<example_interfaces::srv::AddTwoInts_Request>();
    request->a = a;
    request->b = b;
 
    // 3.发送异步请求，然后等待返回，返回时调用回调函数
    client_->async_send_request(
      request, std::bind(&ServiceClient01::result_callback_, this,
                         std::placeholders::_1));
  };
 
private:
  // 声明客户端
  rclcpp::Client<example_interfaces::srv::AddTwoInts>::SharedPtr client_;
 
  void result_callback_(
    rclcpp::Client<example_interfaces::srv::AddTwoInts>::SharedFuture
      result_future) 
  {
    auto response = result_future.get();
    RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "计算结果：%ld", response->sum);
  }
};
 
 
int main(int argc, char** argv) 
{
  rclcpp::init(argc, argv);
  /*创建对应节点的共享指针对象*/
  auto node = std::make_shared<ServiceClient01>("service_client_01");
  //增加这一行，node->send_request(5, 6);，计算5+6结果
  node->send_request(5, 6);
  /* 运行节点，并检测退出信号*/  
  rclcpp::spin(node);
  rclcpp::shutdown();
  return 0;
}

void result_callback_(  )

回调函数的参数是客户端AddTwoInts类型的SharedFuture对象，定义如下

 利用C++11的新特性std::shared_future创建的SharedResponse类模板。

类模板 std::shared_future 提供访问异步操作结果的机制，使用get函数即可获取结果。

3.3服务测试

在工作空间目录下开启终端

colcon build --packages-select example_service_rclcpp

source install/setup.bash

ros2 run example_service_rclcpp service_client_01

#开启新的终端

source install/setup.bash

ros2 run example_service_rclcpp service_server_01