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【ROS2】初级：CLI工具-理解服务

作者：小桥流水78 | 2024-07-06 19:05:44

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【ROS2】初级：CLI工具-理解服务

 理解服务

目标：使用命令行工具了解 ROS 2 中的服务。

 教程级别：初学者

 时间：10 分钟

 目录

  •  背景

  •  先决条件

  •  任务

    •  设置

    • 2 ros2 服务列表

    • 三种 ros2 服务类型

    • 4 ros2 服务信息

    • 5 ros2 服务查找

    • 6 ros2 接口显示

    • 7 ros2 服务调用

    • 8 ros2 服务回声

  •  摘要

  •  下一步

  •  相关内容

 背景

服务是 ROS 图中节点间通信的另一种方法。服务基于呼叫-响应模型，与主题的发布-订阅模型不同。虽然主题允许节点订阅数据流并获取持续更新，但服务只在客户端明确调用时才提供数据。

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 先决条件

在本教程中提到的一些概念，如节点和主题，在系列的前几个教程中已经介绍过了。

您将需要 turtlesim 包。

始终不要忘记在您打开的每个新终端中获取 ROS 2 的源。

 任务

 1. 设置

启动两个 turtlesim 节点， /turtlesim 和 /teleop_turtle 。

打开一个新的终端并运行：

ros2 run turtlesim turtlesim_node

打开另一个终端并运行：

ros2 run turtlesim turtle_teleop_key

2 ros2 服务列表 

在新终端运行 ros2 service list 命令将返回系统中当前所有活动服务的列表：

  1. cxy@ubuntu2404-cxy:~$ ros2 service list
  2. /clear
  3. /kill
  4. /reset
  5. /spawn
  6. /teleop_turtle/describe_parameters
  7. /teleop_turtle/get_parameter_types
  8. /teleop_turtle/get_parameters
  9. /teleop_turtle/get_type_description
  10. /teleop_turtle/list_parameters
  11. /teleop_turtle/set_parameters
  12. /teleop_turtle/set_parameters_atomically
  13. /turtle1/set_pen
  14. /turtle1/teleport_absolute
  15. /turtle1/teleport_relative
  16. /turtlesim/describe_parameters
  17. /turtlesim/get_parameter_types
  18. /turtlesim/get_parameters
  19. /turtlesim/get_type_description
  20. /turtlesim/list_parameters
  21. /turtlesim/set_parameters
  22. /turtlesim/set_parameters_atomically

您将看到两个节点都有六个带有 parameters 的服务在它们的名字中。ROS 2 中几乎每个节点都有这些基础设施服务，参数就是基于这些服务构建的。下一个教程中会有更多关于参数的内容。在本教程中，参数服务将不包括在讨论中。

目前，让我们专注于 turtlesim 特定的服务， /clear ， /kill ， /reset ， /spawn ， /turtle1/set_pen ， /turtle1/teleport_absolute ，以及 /turtle1/teleport_relative 。您可能还记得在使用 turtlesim、ros2 和 rqt 教程中通过 rqt 与这些服务中的一些进行交互。

3 ros2 服务类型 

服务具有类型，这些类型描述了服务的请求和响应数据是如何结构化的。服务类型的定义与主题类型类似，不同之处在于服务类型有两部分：一个是请求的消息，另一个是响应的消息。

要查找服务的类型，请使用命令：

ros2 service type <service_name>

让我们看一下 turtlesim 的 /clear 服务。在新终端中，输入命令：

ros2 service type /clear

 哪个应该返回：

  1. cxy@ubuntu2404-cxy:~$ ros2 service type /clear
  2. std_srvs/srv/Empty

Empty 类型意味着服务调用在发出请求时不发送数据，在接收响应时也不接收数据。

3.1 ros2 服务列表 -t 

要同时查看所有活动服务的类型，您可以将 --show-types 选项（简写为 -t ）附加到 list 命令：

ros2 service list -t

 将返回：

  1. cxy@ubuntu2404-cxy:~$ ros2 service list -t
  2. /clear [std_srvs/srv/Empty]
  3. /kill [turtlesim/srv/Kill]
  4. /reset [std_srvs/srv/Empty]
  5. /spawn [turtlesim/srv/Spawn]
  6. /teleop_turtle/describe_parameters [rcl_interfaces/srv/DescribeParameters]
  7. /teleop_turtle/get_parameter_types [rcl_interfaces/srv/GetParameterTypes]
  8. /teleop_turtle/get_parameters [rcl_interfaces/srv/GetParameters]
  9. /teleop_turtle/get_type_description [type_description_interfaces/srv/GetTypeDescription]
  10. /teleop_turtle/list_parameters [rcl_interfaces/srv/ListParameters]
  11. /teleop_turtle/set_parameters [rcl_interfaces/srv/SetParameters]
  12. /teleop_turtle/set_parameters_atomically [rcl_interfaces/srv/SetParametersAtomically]
  13. /turtle1/set_pen [turtlesim/srv/SetPen]
  14. /turtle1/teleport_absolute [turtlesim/srv/TeleportAbsolute]
  15. /turtle1/teleport_relative [turtlesim/srv/TeleportRelative]
  16. /turtlesim/describe_parameters [rcl_interfaces/srv/DescribeParameters]
  17. /turtlesim/get_parameter_types [rcl_interfaces/srv/GetParameterTypes]
  18. /turtlesim/get_parameters [rcl_interfaces/srv/GetParameters]
  19. /turtlesim/get_type_description [type_description_interfaces/srv/GetTypeDescription]
  20. /turtlesim/list_parameters [rcl_interfaces/srv/ListParameters]
  21. /turtlesim/set_parameters [rcl_interfaces/srv/SetParameters]
  22. /turtlesim/set_parameters_atomically [rcl_interfaces/srv/SetParametersAtomically]

4 ros2 服务信息 

要查看特定服务的信息，请使用以下命令：

ros2 service info <service_name>

这将返回服务类型以及服务客户端和服务器的数量。

例如，您可以找到 /clear 服务的客户端和服务器的数量：

ros2 service info /clear

将返回：

  1. cxy@ubuntu2404-cxy:~$ ros2 service info /clear
  2. Type: std_srvs/srv/Empty
  3. Clients count: 0
  4. Services count: 1

5 ros2 服务查找 

如果您想要查找特定类型的所有服务，您可以使用以下命令：

ros2 service find <type_name>

例如，您可以像这样找到所有 Empty 类型的服务：

ros2 service find std_srvs/srv/Empty

 将返回：

  1. cxy@ubuntu2404-cxy:~$ ros2 service find std_srvs/srv/Empty
  2. /clear
  3. /reset

6 ros2 接口显示 

您可以从命令行调用服务，但首先您需要了解输入参数的结构。

ros2 interface show <type_name>

尝试在 /clear 服务的类型 Empty 上使用这个：将返回：

  1. cxy@ubuntu2404-cxy:~$ ros2 interface show std_srvs/srv/Empty
  2. ---

--- 将请求结构（上面）与响应结构（下面）分开。但是，如你之前所学， Empty 类型不发送或接收任何数据。因此，自然地，它的结构是空的。

让我们内省一个发送和接收数据的服务类型，就像 /spawn 。从 ros2 service list -t 的结果中，我们知道 /spawn 的类型是 turtlesim/srv/Spawn 。

要查看 /spawn 服务的请求和响应参数，请运行命令：

ros2 interface show turtlesim/srv/Spawn

 将返回：

  1. cxy@ubuntu2404-cxy:~$ ros2 interface show turtlesim/srv/Spawn
  2. float32 x
  3. float32 y
  4. float32 theta
  5. string name # Optional.  A unique name will be created and returned if this is empty
  6. ---
  7. string name

上 --- 线条以上的信息告诉我们调用 /spawn 所需的参数。 x 、 y 和 theta 决定了生成的乌龟的 2D 姿态，而 name 显然是可选的。

线下的信息在这种情况下你不需要知道，但它可以帮助你理解你从调用中得到的响应的数据类型。

7 ros2 服务调用 

现在您已经知道什么是服务类型，如何找到服务的类型，以及如何找到该类型参数的结构，您可以使用以下方式调用服务：

ros2 service call <service_name> <service_type> <arguments>

可选部分是 <arguments> 。例如，您知道 Empty 类型的服务没有任何参数：

ros2 service call /clear std_srvs/srv/Empty

此命令将清除 turtlesim 窗口中乌龟绘制的任何线条。

  1. cxy@ubuntu2404-cxy:~$ ros2 service call /clear std_srvs/srv/Empty
  2. requester: making request: std_srvs.srv.Empty_Request()
  3.  
  4.  
  5. response:
  6. std_srvs.srv.Empty_Response()

a061f4b645ce42a7c5045f24985f7bb1.png

现在让我们通过调用 /spawn 并设置参数来生成一个新的乌龟。从命令行进行服务调用时，输入 <arguments> 需要采用 YAML 语法。

 输入命令：

ros2 service call /spawn turtlesim/srv/Spawn "{x: 2, y: 2, theta: 0.2, name: ''}"

您将获得这种方法风格的视图，了解正在发生的事情，然后是服务响应：

  1. cxy@ubuntu2404-cxy:~$ ros2 service call /spawn turtlesim/srv/Spawn "{x: 2, y: 2, theta: 0.2, name: ''}"
  2. requester: making request: turtlesim.srv.Spawn_Request(x=2.0, y=2.0, theta=0.2, name='')
  3.  
  4.  
  5. response:
  6. turtlesim.srv.Spawn_Response(name='turtle2')

您的 turtlesim 窗口将立即更新新生成的乌龟

cc5bb9df9a03c010b574701976badb7a.png

8 ros2 服务回声

要查看服务客户端和服务服务器之间的数据通信，您可以使用以下方法 echo 服务：

ros2 service echo <service_name | service_type> <arguments>

ros2 service echo 依赖于服务客户端和服务器的服务内省，该服务默认是禁用的。要启用它，用户必须在创建服务器客户端或服务器后调用 configure_introspection 。

启动 introspection_client 和 introspection_service 服务自检演示。

ros2 launch demo_nodes_cpp introspect_services_launch.py

打开另一个终端并运行以下命令以启用 introspection_client 和 introspection_service 的服务内省。

  1. ros2 param set /introspection_service service_configure_introspection contents
  2. ros2 param set /introspection_client client_configure_introspection contents

现在我们可以通过 ros2 service echo 看到 introspection_client 和 introspection_service 之间的服务通信。

  1. cxy@ubuntu2404-cxy:~$ ros2 service echo --flow-style /add_two_ints
  2. info:
  3.   event_type: REQUEST_SENT
  4.   stamp:
  5.     sec: 1720065556
  6.     nanosec: 372663510
  7.   client_gid: [1, 15, 189, 33, 116, 40, 126, 14, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 21, 3]
  8.   sequence_number: 291
  9. request: [{a: 2, b: 3}]
  10. response: []
  11. ---
  12. info:
  13.   event_type: REQUEST_RECEIVED
  14.   stamp:
  15.     sec: 1720065556
  16.     nanosec: 373104543
  17.   client_gid: [1, 15, 189, 33, 116, 40, 126, 14, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 20, 4]
  18.   sequence_number: 291
  19. request: [{a: 2, b: 3}]
  20. response: []
  21. ---
  22. info:
  23.   event_type: RESPONSE_SENT
  24.   stamp:
  25.     sec: 1720065556
  26.     nanosec: 373481609
  27.   client_gid: [1, 15, 189, 33, 116, 40, 126, 14, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 20, 4]
  28.   sequence_number: 291
  29. request: []
  30. response: [{sum: 5}]
  31. ---
  32. info:
  33.   event_type: RESPONSE_RECEIVED
  34.   stamp:
  35.     sec: 1720065556
  36.     nanosec: 373846318
  37.   client_gid: [1, 15, 189, 33, 116, 40, 126, 14, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 21, 3]
  38.   sequence_number: 291
  39. request: []
  40. response: [{sum: 5}]
  41. ---

摘要

节点可以使用 ROS 2 中的服务进行通信。与主题不同——主题是一种单向通信模式，节点发布的信息可以被一个或多个订阅者消费——服务是一种请求/响应模式，客户端向提供服务的节点发出请求，服务节点处理请求并生成响应。

通常，您不会希望使用服务来进行连续呼叫；主题或甚至行动会更合适。

在本教程中，您使用命令行工具来识别、内省和调用服务。

 下一步

在下一个教程中，了解参数https://docs.ros.org/en/jazzy/Tutorials/Beginner-CLI-Tools/Understanding-ROS2-Parameters/Understanding-ROS2-Parameters.html，您将学习如何配置节点设置。

 相关内容 

查看这个教程；这是使用 Robotis 机器人臂的 ROS 服务的一个极好的现实应用。

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