2.ROS基础-ROS通信编程

2019-03-08 本文已影响0人徐凯_xp

需要一个人有强大的上进心、克制力、自律。克制自己的欲望，希望自己能做到"精进"。

话题编程

创建发布者
创建订阅者
添加编译选项
运行可执行程序

如何实现一个发布者

初始化ROS节点
向ROS Master 注册节点信息，包括发布的话题名和话题中的消息类型；
按照一定频率循环发布消息

#include <sstream>
#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"

int main(int argc, char **argv)
{
  // ROS节点初始化
  ros::init(argc, argv, "talker");
  
  // 创建节点句柄
  ros::NodeHandle n;
  
  // 创建一个Publisher，发布名为chatter的topic，消息类型为std_msgs::String
  ros::Publisher chatter_pub = n.advertise<std_msgs::String>("chatter", 1000);

  // 设置循环的频率
  ros::Rate loop_rate(10);

  int count = 0;
  while (ros::ok())
  {
    // 初始化std_msgs::String类型的消息
    std_msgs::String msg;
    std::stringstream ss;
    ss << "hello world " << count;
    msg.data = ss.str();

    // 发布消息
    ROS_INFO("%s", msg.data.c_str());
    chatter_pub.publish(msg);

    // 循环等待回调函数
    ros::spinOnce();
    
    // 按照循环频率延时
    loop_rate.sleep();
    ++count;
  }

  return 0;
}

程序逻辑：
1.头文件
2.ROS节点初始化，前两个参数和main()函数参数一致，最后一个参数定义节点名称。
3.创建节点句柄比较方便的去管理节点的资源，比如发布者、订阅者、一些话题之类的
4.创建发布者，代码中1000为队列长度
5.设置循环频率，例如10hz,循环100ms
6.开始循环

初始化std_msg
发布消息
循环等待回调函数
按照循环频率延时

如何实现一个订阅者

初始化ROS节点
订阅需要的话题
循环等待话题消息，接受到消息后进入回调函数
在回调函数中完成消息处理

#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"

// 接收到订阅的消息后，会进入消息回调函数
void chatterCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg)
{
  // 将接收到的消息打印出来
  ROS_INFO("I heard: [%s]", msg->data.c_str());//日志输出的形式打印出来
}

int main(int argc, char **argv)
{
  // 初始化ROS节点
  ros::init(argc, argv, "listener");

  // 创建节点句柄
  ros::NodeHandle n;

  // 创建一个Subscriber，订阅名为chatter的topic，注册回调函数chatterCallback
  ros::Subscriber sub = n.subscribe("chatter", 1000, chatterCallback);

  // 循环等待回调函数
  ros::spin();

  return 0;
}

如何编译代码

设置需要编译的代码和生成的可执行文件
设置链接库；
设置依赖

代开CmakeList.txt文件

add_executable(talker src/talker.cpp) //其中 src/talker.cpp 表示生成可执行文件所需要的文件
target_link_libraries(talker ${catkin_LIBRARIES}) //链接库
#add_dependencies(talker ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp) //添加功能包依赖

add_executable(listener src/listener.cpp)
target_link_libraries(listener ${catkin_LIBRARIES})
#add_dependencies(listener ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)

在工作空间路径下使用catkin_make编译.

如何运行可执行文件

roscore
rosrun learning_communication talker
rosrun learning_communication listener

如何自定义话题消息

比如想创建如下话题消息

# Person.msg
string name
uint8 sex
uint8 age
uint8 unknow = 0
uint8 male = 1
unit female = 2

在功能包下定义msg文件
在package.xml中添加功能包依赖

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

注意：部分ROS版本中的exec_depend需要改成run_depend

在CMakeList.txt 添加编译选项

find_package(.....message_generation)
catkin_package(CATKIN_DEPENDS geoemetry_msgs roscpp rospy std_msgs message_runtime)
add_message_files_(FILES Person.mag)
add_messages(DEPENDENCIES std_msgs)

使用rosmsg show Person显示话题信息

服务编程

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

如何自定义服务请求与应答

//AddTwoInts.srv
int64 a
int64 b 
---
int64 sum

通过 ---将数据分为两个部分，上面部分是服务的请求数据，下面部分是服务的应答数据。即客户端会把上面两个加数发送给服务端，服务端完成相加后把求和结果发回给客户端

定义srv文件
在package.xml中添加功能包依赖

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

在CMakeList.txt添加编译选项

find_package(... message_generation)
catkin_package(CATKIN_DEPENDS geoemetry_msgs roscpp rospy std_msgs message_runtime)
add_service_files(FILES AddTwoInts.srv)
generate_messages(DEPENDENCIES std_msgs)

完成以上三个步骤后，在工作空间先编译一下，看一下配置是否有问题

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。

/**
 * AddTwoInts Server
 */

#include "ros/ros.h"
#include "learning_communication/AddTwoInts.h"

// service回调函数，输入参数req，输出参数res
bool add(learning_communication::AddTwoInts::Request  &req,
         learning_communication::AddTwoInts::Response &res)
{
  // 将输入参数中的请求数据相加，结果放到应答变量中
  res.sum = req.a + req.b;
  ROS_INFO("request: x=%ld, y=%ld", (long int)req.a, (long int)req.b);
  ROS_INFO("sending back response: [%ld]", (long int)res.sum);

  return true;
}

int main(int argc, char **argv)
{
  // ROS节点初始化
  ros::init(argc, argv, "add_two_ints_server");

  // 创建节点句柄
  ros::NodeHandle n;

  // 创建一个名为add_two_ints的server，注册回调函数add()
  ros::ServiceServer service = n.advertiseService("add_two_ints", add);

  // 循环等待回调函数
  ROS_INFO("Ready to add two ints.");
  ros::spin();

  return 0;
}

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

/**
 * AddTwoInts Client
 */
 
#include <cstdlib>
#include "ros/ros.h"
#include "learning_communication/AddTwoInts.h"

int main(int argc, char **argv)
{
  // ROS节点初始化
  ros::init(argc, argv, "add_two_ints_client");
  
  // 从终端命令行获取两个加数
  if (argc != 3)
  {
    ROS_INFO("usage: add_two_ints_client X Y");
    return 1;
  }

  // 创建节点句柄
  ros::NodeHandle n;
  
  // 创建一个client，请求add_two_int service，service消息类型是learning_communication::AddTwoInts
  ros::ServiceClient client = n.serviceClient<learning_communication::AddTwoInts>("add_two_ints");
  
  // 创建learning_communication::AddTwoInts类型的service消息
  learning_communication::AddTwoInts srv;
  srv.request.a = atoll(argv[1]);
  srv.request.b = atoll(argv[2]);
  
  // 发布service请求，等待加法运算的应答结果
  if (client.call(srv))
  {
    ROS_INFO("Sum: %ld", (long int)srv.response.sum);
  }
  else
  {
    ROS_ERROR("Failed to call service add_two_ints");
    return 1;
  }

  return 0;
}

动作编程

什么是动作（action）

一种问答通信机制
带有连续反馈
可以在任务过程中止运行
基于ROS的消息机制实现

Action的接口

goal :发布任务目标
cancel:请求取消任务
status :通知客户端当前的状态
feedback:周期反馈任务运行的监控数据；
result：向客户端发送任务的执行结果，只发布一次

如何自定义动作消息

定义action文件

# Define the goal 定义目标信息
uint32 dishwasher_id  # Specify which dishwasher we want to use
---
# Define the result 定义结果信息
uint32 total_dishes_cleaned
---
# Define a feedback message 定义周期反馈的消息
float32 percent_complete

在package.xml中添加功能包依赖

  <build_depend>actionlib</build_depend>
  <build_depend>actionlib_msgs</build_depend>
  <exec_depend>actionlib</exec_depend>
  <exec_depend>actionlib_msgs</exec_depend>

在CMakeList.txt中添加编译项

find_package(catkin REQUIRED 
  actionlib_msgs 
  actionlib
)

add_action_files(DIRECTORY action FILES DoDishes.action)

generate_messages(DEPENDENCIES std_msgs actionlib_msgs)

在工作空间中编译一下，检查定义是否有错。

如何实现一个动作服务器

初始化ROS节点
创建动作服务器实例；
启动服务器，等待动作请求
在回调函数中完成动作服务功能的处理，并反馈进度信息；
动作完成，发送借结束信息

#include <ros/ros.h>
#include <actionlib/server/simple_action_server.h>
#include "learning_communication/DoDishesAction.h"

typedef actionlib::SimpleActionServer<learning_communication::DoDishesAction> Server;

// 收到action的goal后调用该回调函数
void execute(const learning_communication::DoDishesGoalConstPtr& goal, Server* as)
{
    ros::Rate r(1);
    learning_communication::DoDishesFeedback feedback;

    ROS_INFO("Dishwasher %d is working.", goal->dishwasher_id);

    // 假设洗盘子的进度，并且按照1hz的频率发布进度feedback
    for(int i=1; i<=10; i++)
    {
        feedback.percent_complete = i * 10;
        as->publishFeedback(feedback);
        r.sleep();
    }

    // 当action完成后，向客户端返回结果
    ROS_INFO("Dishwasher %d finish working.", goal->dishwasher_id);
    as->setSucceeded();
}

int main(int argc, char** argv)
{
    ros::init(argc, argv, "do_dishes_server");
    ros::NodeHandle n;

    // 定义一个服务器
    Server server(n, "do_dishes", boost::bind(&execute, _1, &server), false);
    
    // 服务器开始运行
    server.start();

    ros::spin();

    return 0;
}

如何实现一个客户端

初始化ROS节点
创建动作客户端实例
连接动作服务端
发送动作目标、
根据不同类型的服务端反馈处理回调函数

#include <actionlib/client/simple_action_client.h>
#include "learning_communication/DoDishesAction.h"

typedef actionlib::SimpleActionClient<learning_communication::DoDishesAction> Client;

// 当action完成后会调用该回调函数一次
void doneCb(const actionlib::SimpleClientGoalState& state,
        const learning_communication::DoDishesResultConstPtr& result)
{
    ROS_INFO("Yay! The dishes are now clean");
    ros::shutdown();
}

// 当action激活后会调用该回调函数一次
void activeCb()
{
    ROS_INFO("Goal just went active");
}

// 收到feedback后调用该回调函数
void feedbackCb(const learning_communication::DoDishesFeedbackConstPtr& feedback)
{
    ROS_INFO(" percent_complete : %f ", feedback->percent_complete);
}

int main(int argc, char** argv)
{
    ros::init(argc, argv, "do_dishes_client");

    // 定义一个客户端
    Client client("do_dishes", true);

    // 等待服务器端
    ROS_INFO("Waiting for action server to start.");
    client.waitForServer();
    ROS_INFO("Action server started, sending goal.");

    // 创建一个action的goal
    learning_communication::DoDishesGoal goal;
    goal.dishwasher_id = 1;

    // 发送action的goal给服务器端，并且设置回调函数
    client.sendGoal(goal,  &doneCb, &activeCb, &feedbackCb);

    ros::spin();

    return 0;
}

如何编译代码

设置需要编译的代码和生成的文件
设置链接库
设置依赖

add_executable(DoDishes_client src/DoDishes_client.cpp)
target_link_libraries(DoDishes_client ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(DoDishes_client${${PROJECT_NAME}_EXPORTED_TERGETS})

add_executable(DoDishes_server src/DoDishes_server.cpp)
target_link_libraries(DoDishes_server ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(DoDishes_server${${PROJECT_NAME}_EXPORTED_TERGETS})

运行可执行文件

rosrun learning communication DoDishes_client
rosrun learning communication DoDishes_server

2.ROS基础-ROS通信编程

话题编程

如何实现一个订阅者

如何编译代码

如何运行可执行文件

如何自定义话题消息

服务编程

如何自定义服务请求与应答

如何实现一个服务器

如何实现一个客户端

动作编程

什么是动作（action）

Action的接口

如何自定义动作消息

如何实现一个动作服务器

如何实现一个客户端

如何编译代码

运行可执行文件

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