【ROS实战】04-自定义消息并实现ROS服务
如何自定义消息并实现ROS服务
本文将介绍如何在 ROS Noetic 中自定义消息，并依托自定义的消息开发一个简单的服务端与客户端进行交互。具体来说，我们将创建一个 ROS 服务，该服务接受两个整数并返回它们的和以及一个格式化的信息。我们还会展示如何通过命令行和 Python 代码调用该服务，步骤包括自定义服务消息、编写服务端和客户端、启动和调用服务等内容。
目标
- 自定义服务消息：我们将创建一个新的服务消息，定义输入输出的格式。
- 编写服务端代码：实现一个服务端，该服务接收两个整数并返回它们的和及一个固定格式的字符串。
- 编写客户端代码：实现一个客户端脚本，向服务端发送请求并接收响应。
- 通过命令行调用服务：展示如何通过命令行调用服务。
开始之前
在开始之前，你需要确保已安装 ROS Noetic，并且拥有一个工作空间（例如 ~/catkin_ws/）。如果你对 ROS 的背景或工作空间的概念不太了解，可以先阅读我专栏中的相关文章：《01-ROS安装详细指南》、《02-ROS架构介绍》和《03-从零实现小车运动控制的 ROS 功能包》。
1 创建 ROS 服务包
首先，我们需要在工作空间中创建一个新的包，并添加所需的依赖项。打开终端并进入工作空间目录：
cd ~/catkin_ws/src
然后使用 catkin_create_pkg 命令创建一个新的包：
catkin_create_pkg add_two_integers rospy std_msgs
这里我们创建了一个名为 add_two_integers 的包，并依赖了 rospy 和 std_msgs 两个 ROS 包。
2 定义服务消息
接下来，我们需要定义自定义的服务消息文件。创建一个名为 srv 的文件夹，在其中定义服务消息。
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在
add_two_integers包内创建srv文件夹：mkdir ~/catkin_ws/src/add_two_integers/srv -
在新建的
srv文件夹下创建并编辑服务消息文件AddTwoInts.srv，内容如下：
int64 a
int64 b
---
int64 sum
string info
这个服务消息文件包含了两个部分：
- 请求部分：包含两个整数
a和b，表示我们要相加的两个数字。 - 响应部分：包含整数
sum，表示两个数字的和，以及字符串info，准备同步返回一个格式化的信息（例如：“10 + 20 = 30”）。
3 修改 CMakeLists.txt 和 package.xml
为了使 ROS 知道我们要生成服务消息，必须在 CMakeLists.txt 和 package.xml 中进行相应的配置。
3.1 修改 CMakeLists.txt
打开 add_two_integers中的CMakeLists.txt 文件并找到find_package, add_service_files和generate_messages，确保它们没有被注释掉，并且和下面的内容一致：
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
rospy
std_msgs
message_generation
)
add_service_files(
FILES
AddTwoInts.srv
)
generate_messages(
DEPENDENCIES
std_msgs
)
这些配置告诉 ROS 编译器去生成服务相关的文件。
3.2 修改 package.xml
打开 add_two_integers中的 package.xml 文件，确保添加了对 message_generation 和 message_runtime 的依赖：
<build_depend>message_generation</build_depend>
<exec_depend>message_runtime</exec_depend>
4 编写服务端代码
现在我们来编写服务端代码。在 add_two_integers 包中创建一个名为 add_two_integers_server.py 的文件。
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创建服务端脚本：
mkdir -p ~/catkin_ws/src/add_two_integers/scripts touch ~/catkin_ws/src/add_two_integers/scripts/add_two_integers_server.py -
编辑
add_two_integers_server.py，内容如下：#!/usr/bin/env python3 import rospy from add_two_integers.srv import AddTwoInts, AddTwoIntsResponse # 处理服务请求的函数 def handle_add_two_ints(req): # 计算两个整数的和 result = req.a + req.b # 格式化字符串信息 info = "{} + {} = {}".format(req.a, req.b, result) rospy.loginfo(info) # 返回结果和信息 return AddTwoIntsResponse(result, info) # 启动服务端节点 def add_two_ints_server(): rospy.init_node('add_two_ints_server') # 初始化 ROS 节点 rospy.Service('add_two_ints', AddTwoInts, handle_add_two_ints) # 注册服务 rospy.loginfo("Ready to add two integers.") # 服务启动的提示 rospy.spin() # 保持节点运行 if __name__ == "__main__": add_two_ints_server() # 启动服务代码解释：
handle_add_two_ints：这个函数处理客户端请求，它计算两个整数的和，并返回结果和一个格式化的字符串。add_two_ints_server：这个函数初始化 ROS 节点并注册服务，等待客户端调用。
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为脚本添加执行权限：
chmod +x ~/catkin_ws/src/add_two_integers/scripts/add_two_integers_server.py
5 编写客户端代码
接下来我们编写一个客户端脚本，向服务端发送请求并获取响应。
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创建客户端脚本：
touch ~/catkin_ws/src/add_two_integers/scripts/add_two_integers_client.py -
编辑
add_two_integers_client.py，内容如下：#!/usr/bin/env python3 import rospy from add_two_integers.srv import AddTwoInts # 客户端调用服务的函数 def add_two_ints_client(a, b): # 等待服务可用 rospy.wait_for_service('add_two_ints') try: # 创建 ServiceProxy 对象 add_two_ints = rospy.ServiceProxy('add_two_ints', AddTwoInts) # 调用服务并返回响应 response = add_two_ints(a, b) return response.sum, response.info except rospy.ServiceException as e: print("Service call failed: %s" % e) if __name__ == "__main__": rospy.init_node('add_two_ints_client') # 获取用户输入 a = int(input("Enter first integer: ")) b = int(input("Enter second integer: ")) # 调用服务并打印结果 sum_result, info = add_two_ints_client(a, b) print(f"Result: {sum_result}, Info: {info}")代码解释：
add_two_ints_client：该函数通过ServiceProxy创建客户端与服务端的通信。它将发送两个整数并接收响应。- 用户输入两个整数后，客户端将输出结果。
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为客户端脚本添加执行权限：
chmod +x ~/catkin_ws/src/add_two_integers/scripts/add_two_integers_client.py
6 编译和运行
在编写完服务端和客户端代码后，我们需要编译工作空间。
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回到工作空间目录并编译：
cd ~/catkin_ws catkin_make -
启动 ROS core：
roscore -
启动服务端节点：
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash rosrun add_two_integers add_two_integers_server.py -
启动客户端节点：
打开一个新的终端并运行客户端脚本：
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash rosrun add_two_integers add_two_integers_client.py输入两个整数，客户端将显示结果和信息。
$ rosrun add_two_integers add_two_integers_client.py
Enter first integer: 1
Enter second integer: 1
Result: 2, Info: 1 + 1 = 2
7 通过命令行调用服务
首先，通过rosservice list可以查看当前正在运行的服务列表，这里可以看到我们的服务/add_two_ints
~/catkin_ws$ rosservice list
/add_two_ints
然后我们可以通过命令行调用这个服务。使用以下命令调用服务并传入两个整数。
rosservice call /add_two_ints 10 20
返回：
sum: 30
info: "10 + 20 = 30"
命令参数说明：
rosservice call：这是调用 ROS 服务的命令。/add_two_ints：这是服务的名称。10 20：这是请求的参数，表示我们要相加的两个整数。
总结
我们成功地在 ROS Noetic 中自定义了一个服务消息，并实现了一个简单的服务和客户端。本文展示了如何定义服务的输入和输出、编写服务端和客户端代码、启动和调用服务。同时，还展示了如何通过命令行调用服务。希望本教程能帮助你更好地理解 ROS 中的服务机制。