【ROS2指南-7】理解ROS2的Action

目标： 理解并学习ROS 2 中的Action通信方式。

教程级别：初学者

时间： 15分钟

内容

背景
先决条件
任务
- 1 设置
- 2 使用动作
- 3 ros2节点信息
- 4 ros2 动作列表
- 5 ros2 动作信息
- 6 ros2界面展示
- 7 ros2 动作 send_goal
概括
下一步
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背景

动作是 ROS 2 中的一种通信类型，用于长时间运行的任务。它们由三部分组成：目标、反馈和结果。

操作基于主题和服务。它们的功能类似于服务，除了操作是可抢占的（您可以在执行时取消它们）。他们还提供稳定的反馈，而不是返回单一响应的服务。

操作使用客户端-服务器模型，类似于发布者-订阅者模型（在主题教程中描述）。“动作客户端”节点将目标发送到“动作服务器”节点，该节点确认目标并返回反馈流和结果。

先决条件

本教程建立在之前教程中涵盖的概念之上，例如nodes和topics 。

本教程使用turtlesim 包。

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 使用动作

启动/teleop_turtle节点时，您将在终端中看到以下消息：

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.

让我们关注第二行，它对应于一个动作。（第一条指令对应于之前在主题教程中讨论的“cmd_vel”主题。）

请注意，字母键在键盘上的键G|B|V|C|D|E|R|T周围形成一个“框” 。F每个键的位置都F对应于 turtlesim 中的那个方向。例如，E会将乌龟的方向旋转到左上角。

注意节点/turtlesim运行的终端。每次按下其中一个键时，您都会将一个目标发送到作为节点一部分的动作服务器/turtlesim。目标是旋转海龟以面向特定方向。一旦海龟完成旋转，就会显示一条传达目标结果的消息：

[INFO] [turtlesim]: Rotation goal completed successfully

该F键将在执行过程中取消目标，展示动作的可抢占特性。

尝试按下C键，然后F在海龟完成旋转之前按下键。在节点运行的终端中/turtlesim，您将看到消息：

[INFO] [turtlesim]: Rotation goal canceled

不仅客户端（您在远程操作中的输入）可以抢占目标，服务器端（节点/turtlesim）也可以。当服务器端抢占一个动作时，它会“中止”目标。

尝试敲击D键，然后G在第一次旋转完成之前按下键。在节点运行的终端中/turtlesim，您将看到消息：

[WARN] [turtlesim]: Rotation goal received before a previous goal finished. Aborting previous goal

服务器端中止了第一个目标，因为它被中断了。

3 ros2节点信息

要查看/turtlesim节点的操作，请打开一个新终端并运行以下命令：

ros2 node info /turtlesim

这将返回的订阅者、发布者、服务、动作服务器和动作客户端的列表/turtlesim：

/turtlesimSubscribers:/parameter_events: rcl_interfaces/msg/ParameterEvent/turtle1/cmd_vel: geometry_msgs/msg/TwistPublishers:/parameter_events: rcl_interfaces/msg/ParameterEvent/rosout: rcl_interfaces/msg/Log/turtle1/color_sensor: turtlesim/msg/Color/turtle1/pose: turtlesim/msg/PoseServices:/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/SetParametersAtomicallyAction Servers:/turtle1/rotate_absolute: turtlesim/action/RotateAbsoluteAction Clients:

请注意，/turtle1/rotate_absolute对于的操作/turtlesim在下。这意味着响应并为操作提供反馈。Action Servers/turtlesim/turtle1/rotate_absolute

该/teleop_turtle节点的名称/turtle1/rotate_absolute表示它为该操作名称发送目标。Action Clients

ros2 node info /teleop_turtle

哪个将返回：

/teleop_turtleSubscribers:/parameter_events: rcl_interfaces/msg/ParameterEventPublishers:/parameter_events: rcl_interfaces/msg/ParameterEvent/rosout: rcl_interfaces/msg/Log/turtle1/cmd_vel: geometry_msgs/msg/TwistServices:/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/SetParametersAtomicallyAction Servers:Action Clients:/turtle1/rotate_absolute: turtlesim/action/RotateAbsolute

4 ros2 动作列表

要识别 ROS 图中的所有操作，请运行以下命令：

ros2 action list

将返回：

/turtle1/rotate_absolute

这是目前 ROS 图中唯一的动作。正如您之前看到的，它控制海龟的旋转。您还已经通过使用命令知道此操作有一个操作客户端（部分/teleop_turtle）和一个操作服务器（部分）。/turtlesimros2 node info <node_name>

4.1 ros2动作列表-t

动作有类型，类似于主题和服务。要查找/turtle1/rotate_absolute的类型，请运行命令：

ros2 action list -t

将返回：

/turtle1/rotate_absolute [turtlesim/action/RotateAbsolute]

在每个动作名称（在本例中仅为）右侧的括号中/turtle1/rotate_absolute是动作类型，turtlesim/action/RotateAbsolute。当您想要从命令行或代码执行操作时，您将需要它。

5 ros2 动作信息

/turtle1/rotate_absolute您可以使用以下命令进一步检查操作：

ros2 action info /turtle1/rotate_absolute

会返回

Action: /turtle1/rotate_absolute
Action clients: 1/teleop_turtle
Action servers: 1/turtlesim

这告诉我们之前在每个节点上运行时学到的东西：节点有一个动作客户端，节点有一个用于动作的动作服务器。

ros2 node info/teleop_turtle/turtlesim/turtle1/rotate_absolute

6 ros2界面展示

在自己发送或执行操作目标之前，您还需要了解操作类型的结构。

回想一下您/turtle1/rotate_absolute在运行命令时确定的类型。在终端中输入带有操作类型的以下命令：ros2 action list -t

ros2 action show turtlesim/action/RotateAbsolute

将返回：

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

此消息的第一部分，在之上---，是目标请求的结构（数据类型和名称）。下一部分是结果的结构。最后一部分是反馈的结构。

7 ros2 动作 send_goal

现在让我们使用以下语法从命令行发送一个动作目标：

ros2 action send_goal <action_name> <action_type> <values>

<values>需要采用 YAML 格式。

留意 turtlesim 窗口，并在终端中输入以下命令：

ros2 action send_goal /turtle1/rotate_absolute turtlesim/action/RotateAbsolute "{theta: 1.57}"

您应该看到海龟在旋转，并在您的终端中看到以下消息：

Waiting for an action server to become available...
Sending goal:theta: 1.57Goal accepted with ID: f8db8f44410849eaa93d3feb747dd444Result:delta: -1.568000316619873Goal finished with status: SUCCEEDED

所有目标都有一个唯一的 ID，显示在返回消息中。您还可以看到结果，一个名为的字段delta，它是到起始位置的位移。

要查看此目标的反馈，请添加--feedback到您运行的最后一个命令。首先，确保更改的值theta。运行上一个命令后，乌龟将已经处于1.57弧度方向，因此除非您传递一个新的，否则它不会移动theta。

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

您的终端将返回消息：

Sending goal:theta: -1.57Goal accepted with ID: e6092c831f994afda92f0086f220da27Feedback:remaining: -3.1268222332000732Feedback:remaining: -3.1108222007751465…Result:delta: 3.1200008392333984Goal finished with status: SUCCEEDED

您将继续收到反馈，剩余的弧度，直到目标完成。

概括

操作就像服务一样，允许您执行长时间运行的任务、提供定期反馈并且是可取消的。

机器人系统可能会使用动作进行导航。行动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消息。

Turtlesim 有一个动作服务器，动作客户端可以将目标发送到该动作服务器以旋转海龟。在本教程中，您反省了该操作，/turtle1/rotate_absolute以更好地了解操作是什么以及它们如何工作。

下一步

现在您已经了解了所有核心 ROS 2 概念。“用户”集中的最后几篇教程将从使用 rqt_console开始，向您介绍一些工具和技术，这些工具和技术将使 ROS 2 的使用更加容易。