ROS2 学习笔记7：了解ROS2 动作 action_ros2 action

Background 背景

动作是ros2通信类型的一种，适用于长时间运行任务．由三部分组成：目标，反馈和结果。

动作由话题和服务构成，它的功能和服务类似，但动作可在执行过程中取消。并且，动作（不仅有响应）也会有一个稳定的反馈，但是服务只是返回一个响应。

动作使用了客户端－服务器模型，类似发布者－订阅者模型（在话题课程有描述）。一个客户端动作节点发送一个目标（服务）给动作服务器节点，服务器节点会获取目标并返回一个反馈流（持续的话题）和一个结果（服务）。

思考及疑问： 图中的通信流程是否具有普遍性，goal service req -> goal service resp -> result req -> feedback topic -> result resp

Prerequisites 前提

略

Tasks 任务

1 Setup

启动节点， /turtlesim 和 /teleop_turtle，在两个终端中分别运行：

ros2 run turtlesim turtlesim_node      
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ros2 run turtlesim turtle_teleop_key      
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2 Use actions

当你启动/teleop_turtle节点时，会在终端发现如下消息：

Use arrow keys to move the turtle.
Use G|B|V|C|D|E|R|T keys to rotate to absolute orientations. 'F' to cancel a rotation.     
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第二行的操作对应一个动作。（第一个指令相当于前面话题课程所讨论的cmd_vel话题）

思考及疑问： 此处第一个指令，应该是指‘use’ 及之后的命令，用于控制小乌龟转向和平移，对应 cmd_vel中的 linear angular

备注： 大小写字母对应的指令不一样，此处需要切换到大写

可以发现G|B|V|C|D|E|R|T字母键围着键盘字母F围成一个盒子。每个键围绕F的位置相当于小乌龟的旋转方向。例如，E让小乌龟往左上角旋转。

运行/turtlesim节点的终端输出是在变换的。每按一次键盘，就发送一个目标到动作服务器，该服务器也是节点/turtlesim的一部分。目标是旋转小乌龟朝向指定方向。一旦小乌龟完成旋转，一条表示目标（执行）结果的消息显示出来：

[INFO] [turtlesim]: Rotation goal completed successfully  
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F键是取消执行中的目标

示例：先按一下 C键，在小乌龟完成转动前键入Ｆ．运行节点/turtlesim的终端，你会看到这么一条消息：

[INFO] [turtlesim]: Rotation goal canceled 
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不仅客户端（从键盘输入）可以抢占目标，服务器端（运行节点/turtlesim）也是可以的。当服务器端抢占了动作，会导致目标的中断执行。

示例：先按 D键，然后在旋转运动完成前按着G键．运行节点/turtlesim的终端，你会看见信息：

[WARN] [turtlesim]: Rotation goal received before a previous goal finished. Aborting previous goal
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由于受到打断，服务器端中断目标继续执行；因为有了新目标，所以服务器选择放弃第一个目标。它也可以选择其他方式，比如拒绝新目标或在第一个目标完成后执行第二个目标。不要认为每个行动服务器在收到新目标时都会选择放弃当前目标。

3 ros2 node info

要查看 /turtlesim 节点的动作，打开一个新终端并运行以下命令:

ros2 node info /turtlesim
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它将返回 /turtlesim 的订阅器，发布器，服务器，动作服务器，动作客服端的列表:

/turtlesim
  Subscribers:
    /parameter_events: rcl_interfaces/msg/ParameterEvent
    /turtle1/cmd_vel: geometry_msgs/msg/Twist
  Publishers:
    /parameter_events: rcl_interfaces/msg/ParameterEvent
    /rosout: rcl_interfaces/msg/Log
    /turtle1/color_sensor: turtlesim/msg/Color
    /turtle1/pose: turtlesim/msg/Pose
  Service Servers:
    /clear: std_srvs/srv/Empty
    /kill: turtlesim/srv/Kill
    /reset: std_srvs/srv/Empty
    /spawn: turtlesim/srv/Spawn
    /turtle1/set_pen: turtlesim/srv/SetPen
    /turtle1/teleport_absolute: turtlesim/srv/TeleportAbsolute
    /turtle1/teleport_relative: turtlesim/srv/TeleportRelative
    /turtlesim/describe_parameters: rcl_interfaces/srv/DescribeParameters
    /turtlesim/get_parameter_types: rcl_interfaces/srv/GetParameterTypes
    /turtlesim/get_parameters: rcl_interfaces/srv/GetParameters
    /turtlesim/list_parameters: rcl_interfaces/srv/ListParameters
    /turtlesim/set_parameters: rcl_interfaces/srv/SetParameters
    /turtlesim/set_parameters_atomically: rcl_interfaces/srv/SetParametersAtomically
  Service Clients:

  Action Servers:
    /turtle1/rotate_absolute: turtlesim/action/RotateAbsolute
  Action Clients:
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可发现， /turtlesim 节点的 /turtle1/rotate_absolute 动作在 Action Servers 层级下。表示 /turtlesim 会对 /turtle1/rotate_absolute 动作做出响应和反馈。

相应的， /teleop_turtle 节点的 /turtle1/rotate_absolute 动作在 Action Clients 层级下，查看：

ros2 node info /teleop_turtle
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返回:

/teleop_turtle
  Subscribers:
    /parameter_events: rcl_interfaces/msg/ParameterEvent
  Publishers:
    /parameter_events: rcl_interfaces/msg/ParameterEvent
    /rosout: rcl_interfaces/msg/Log
    /turtle1/cmd_vel: geometry_msgs/msg/Twist
  Service Servers:
    /teleop_turtle/describe_parameters: rcl_interfaces/srv/DescribeParameters
    /teleop_turtle/get_parameter_types: rcl_interfaces/srv/GetParameterTypes
    /teleop_turtle/get_parameters: rcl_interfaces/srv/GetParameters
    /teleop_turtle/list_parameters: rcl_interfaces/srv/ListParameters
    /teleop_turtle/set_parameters: rcl_interfaces/srv/SetParameters
    /teleop_turtle/set_parameters_atomically: rcl_interfaces/srv/SetParametersAtomically
  Service Clients:

  Action Servers:

  Action Clients:
    /turtle1/rotate_absolute: turtlesim/action/RotateAbsolute
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4 ros2 action list

要识别ROS图中的所有动作，请运行以下命令:

ros2 action list
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返回：

/turtle1/rotate_absolute
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这是目前ROS网络中唯一的动作。它控制着海龟的旋转。通过之前ros2 node info <node_name> 命令查看， 可发现该动作由动作客户端 ( /teleop_turtle部分 ) 和动作服务器 ( /turtlesim部分 ) 组成 。

4.1 ros2 action list -t

动作也有类型，与主题和服务类似。要查找 /turtle1/rotate_absolute 的类型，请运行命令：

ros2 action list -t
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返回：

/turtle1/rotate_absolute [turtlesim/action/RotateAbsolute]
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在每个动作名称（本例中只有 /turtle1/rotate_absolute）右侧的括号中是动作类型，即 turtlesim/action/RotateAbsolute。当想通过命令行或代码执行动作时，就需要用到它。

5 ros2 action info

可以使用指令进一步了解动作/turtle1/rotate_absolute：

ros2 action info /turtle1/rotate_absolute
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返回：

Action: /turtle1/rotate_absolute
Action clients: 1
    /teleop_turtle
Action servers: 1
    /turtlesim
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这告诉了我们之前在每个节点上运行 ros2 node info时了解到的信息：对于动作/turtle1/rotate_absolute，节点/teleop_turtle有一个动作客户端，节点/turtlesim有一个服务器客户端

6 ros2 interface show

在发送或执行动作目标之前，需要了解很多动作类型信息。

获取动作/turtle1/rotate_absolute的类型时，使用到指令ros2 action list -t 在终端输入如下指令，并包含动作的类型：

ros2 interface show turtlesim/action/RotateAbsolute
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返回：

# The desired heading in radians
float32 theta
---
# The angular displacement in radians to the starting position
float32 delta
---
# The remaining rotation in radians
float32 remaining
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第一部分信息，在---上方，是目标请求的数据结构（数据类型和名字）。第二部分信息是结果的数据结构。最后一部分是反馈的数据结构。

7 ros2 action send_goal

参考下面语法，从命令行发送一个动作目标：

ros2 action send_goal <action_name> <action_type> <values>
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<values>要符合yaml格式

查看turtlesim窗口，输入如下指令：

ros2 action send_goal /turtle1/rotate_absolute turtlesim/action/RotateAbsolute "{theta: 1.57}"
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可以看到小乌龟旋转，终端返回：

Waiting for an action server to become available...
Sending goal:
   theta: 1.57

Goal accepted with ID: f8db8f44410849eaa93d3feb747dd444

Result:
  delta: -1.568000316619873

Goal finished with status: SUCCEEDED
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正如反馈信息所示，每个目标都有一个独特的id。你也可以看到这个结果，带有delta的一段字段，表示从起始位置的角度位移。

添加--feedback到最后运行的指令，查看目标反馈结果。

ros2 action send_goal /turtle1/rotate_absolute turtlesim/action/RotateAbsolute "{theta: -1.57}" --feedback
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终端返回：

Sending goal:
   theta: -1.57

Goal accepted with ID: e6092c831f994afda92f0086f220da27

Feedback:
  remaining: -3.1268222332000732

Feedback:
  remaining: -3.1108222007751465

…

Result:
  delta: 3.1200008392333984

Goal finished with status: SUCCEEDED
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可持续接受反馈，发送剩下弧度，直到目标完成

Summary 总结

动作就像是一种服务，可以让你执行长期运行的任务，提供定期反馈，并且可以取消。

机器人系统可能会使用动作来导航。一个动作目标可以告诉机器人前往某个位置。当机器人导航到该位置时，它可以沿途发送更新（即反馈），然后在到达目的地后发送最终结果信息。

Turtlesim 有一个动作服务器，动作客户端可以向服务器发送目标，以实现乌龟的旋转。在本教程中，可查看该动作/turtle1/rotate_absolute的具体信息，以便更好地了解动作是什么以及它们是如何工作的。

Next steps 下一步

现在，你已经掌握了 ROS 2 的所有核心概念。本组教程的最后几篇将向您介绍一些工具和技术，从使用 rqt_console 查看日志开始，让您更轻松地使用 ROS 2。

Test & debug

可使用plotjuggler 对topic数据进行可视化查看，实时曲线； action 中 feedback topic 在动作触发与完成之间会周期性发送

使用键盘字母更改旋转角度时，pose中theta 会根据目标值变化，cmd_vel angular保持不变。

![在这里插入图片描述]（https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/67774e85065e21b27435ddd8d41317da.png）

使用rqt查看，节点 teleop_turtle 可通过 话题 /turtle1/cmd_vel 及 动作 /turtle/rotate_absolute 控制小乌龟旋转，二者独立控制；节点 turtlesim 可通过 话题 /turtle1/pose 周期性发送。

命令合集

ros2 action list　＃所有动作罗列  

ros2 action list -t　＃动作罗列并附加动作类型  

ros2 action info /turtle1/rotate_absolute　＃动作类型信息概述

ros2 interface show turtlesim/action/RotateAbsolute　＃动作类型信息详细展开

ros2 action send_goal <action_name> <action_type> <values>  [可选--feedback]　＃发送动作指令
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