5.ROS2服务通信

服务通信也是ROS2中基本的通信方式，服务分为客户端和服务端，由客户端向服务端发送请求，然后服务端对客户端的请求进行处理，最后将处理后的结果返回给客户端，所以服务-客户端模型，可以称为请求-响应模型。

服务通信有一些需要注意的事项：

• 同一个服务（名称相同）有且只能由一个节点来进行提供
• 同一个服务可以被多个客户端调用。

服务通信的运行示例，如图所示：

5.1ROS2中的服务工具

安装ROS2的时候提供了一些样例安装程序，其中就提供了服务通信的样例，我们可以直接调用

ros2 service -h

来查看相关的CLI工具。

5.2 rclcpp实现服务通信

5.2.1创建功能包和节点

这里我的工作空间名称为colcon_test03_ws

ros2 pkg create example_service_rclcpp --build-type ament_cmake --dependencies rclcpp --license Apache-2.0
touch example_service_rclcpp/src/service_server_01.cpp
touch example_service_rclcpp/src/service_client_01.cpp

然后分别编写如下代码：

service_server_01.cpp

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"class ServiceServer01: public rclcpp::Node{
public:ServiceServer01(std::string name) : Node(name){RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Node: %s has been launched", name.c_str());}
private:};int main(int argc, char** argv){rclcpp::init(argc, argv);auto node = std::make_shared<ServiceServer01>("service_server_01");rclcpp::spin(node);rclcpp::shutdown();return 0;
}

service_client_01.cpp

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"class ServiceClient01: public rclcpp::Node{
public:ServiceClient01(std::string name) : Node(name){RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Node: %s has been launched", name.c_str());}
};int main(int argc, char** argv){rclcpp::init(argc, argv);auto node = std::make_shared<ServiceClient01>("service_client_01");rclcpp::spin(node);rclcpp::shutdown();return 0;
}

然后修改配置文件CMakeLists.txt

add_executable(service_server_01 src/service_server_01.cpp)
ament_target_dependencies(service_server_01 rclcpp)add_executable(service_client_01 src/service_client_01.cpp)
ament_target_dependencies(service_client_01 rclcpp)install(TARGETSservice_server_01service_client_01DESTINATION lib/${PROJECT_NAME}
)

接着进行编译

colcon build --packages-select example_service_rclcpp

如果编译没问题就可以进行下一步了。

5.2.2服务端实现

（1）导入消息接口interface

这里使用的服务文件是内置的，并不是我们自己自定义的，在后续的文章中会介绍如何自定义自己的.msg和.srv文件。

我们使用ROS2自带的example_interfaces接口，先查看一下这个接口的信息

ros2 interface show example_interfaces/srv/AddTwoInts 

结果如下：

int64 a
int64 b
---
int64 sum

可以看出该服务的接口接收两个int的数字a和b，相加之后返回一个int类型的sum。

ament_cmake类型的功能包导入消息接口分为三步：

1. 在CMakeListts.txt中导入，具体是先find_packages再ament_target_dependencies
2. 在packages.xml中导入，具体是添加到depend标签并将消息接口写入
3. 在代码中导入，Cpp中是#include "消息功能包/xxx/xxx.hpp"

具体操作如下：

CMakeLists.txt

find_package(example_interfaces REQUIRED)add_executable(service_server_01 src/service_server_01.cpp)
ament_target_dependencies(service_server_01 rclcpp example_interfaces)add_executable(service_client_01 src/service_client_01.cpp)
ament_target_dependencies(service_client_01 rclcpp example_interfaces)

packages.xml

<depend>example_interfaces</depend>

代码

#include "example_interfaces/srv/add_two_ints.hpp"

（2）编写服务端代码

相关API文档可以参考：https://docs.ros2.org/latest/api/rclcpp/

我们需要设置的参数就三个，分别是：

• ServiceT，是我们指定的消息数据接口，这里是example_interfaces::srv::AddTwoInts
• service_name，是我们的服务名称
• callback，是回调函数，使用成员函数作为回调函数，std::bind进行转换

编写服务端代码

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "example_interfaces/srv/add_two_ints.hpp"class ServiceServer01: public rclcpp::Node{
public:ServiceServer01(std::string name) : Node(name){RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Node: %s has been launched", name.c_str());// 创建服务add_ints_server_ = this->create_service<example_interfaces::srv::AddTwoInts>("add_two_ints_srv",std::bind(&ServiceServer01::handle_add_two_ints, this, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2));}
private:// 在私有域中再次声明服务rclcpp::Service<example_interfaces::srv::AddTwoInts>::SharedPtr add_ints_server_;// 服务的处理函数void handle_add_two_ints(const std::shared_ptr<example_interfaces::srv::AddTwoInts::Request> request,std::shared_ptr<example_interfaces::srv::AddTwoInts::Response> response){RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Recieve a: %ld b: %ld", request->a, request->b);response->sum = request->a + request->b;};};int main(int argc, char** argv){rclcpp::init(argc, argv);auto node = std::make_shared<ServiceServer01>("service_server_01");rclcpp::spin(node);rclcpp::shutdown();return 0;
}

5.2.3客户端实现

（1）相关API

相关API文档可以参考：https://docs.ros2.org/latest/api/rclcpp/

create_client

一共有两个参数需要我们进行指定：

• ServiceT，是我们指定的消息数据接口，这里是example_interfaces::srv::AddTwoInts
• service_name，对应我们请求的服务名称

async_send_request

用于异步发送消息

• request，是用于请求的消息，这里存放两个数a,b
• CallBack，回调函数，异步接受服务器的返回的函数

wait_for_service

这个函数在等待服务上线之后返回true

（2）编写客户端程序

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "example_interfaces/srv/add_two_ints.hpp"class ServiceClient01: public rclcpp::Node{
public:ServiceClient01(std::string name) : Node(name){RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Node: %s has been launched", name.c_str());// 创建客户端client_ = this->create_client<example_interfaces::srv::AddTwoInts>("add_two_ints_srv");}void send_request(int a, int b){RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Calculate %d + %d", a, b);// 等待服务上线while (!client_->wait_for_service(std::chrono::seconds(1))){if (!rclcpp::ok()){RCLCPP_ERROR(this->get_logger(), "Waiting for service to be interrupted");return;}RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Waiting for service");}auto request = std::make_shared<example_interfaces::srv::AddTwoInts_Request>();request->a = a;request->b = b;client_->async_send_request(request, std::bind(&ServiceClient01::result_callback_, this, std::placeholders::_1));}private:// 声明客户端rclcpp::Client<example_interfaces::srv::AddTwoInts>::SharedPtr client_;void result_callback_(rclcpp::Client<example_interfaces::srv::AddTwoInts>::SharedFuture result_future){auto response = result_future.get();RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Result: %ld", response->sum);}
};int main(int argc, char** argv){rclcpp::init(argc, argv);auto node = std::make_shared<ServiceClient01>("service_client_01");// 调用服务node->send_request(5, 6);rclcpp::spin(node);rclcpp::shutdown();return 0;
}

这里需要讲解的就是这个回调函数

void result_callback_(rclcpp::Client<example_interfaces::srv::AddTwoInts>::SharedFuture result_future)

函数的参数是客户端AddTwoInts类型的SharedFuture对象，这个对象的定义如下：

这个对象是利用c+11的新特性std::shared_future创建的SharedResponse类模板，类模板std::shared_future提供访问异步操作结果的机制，类似于std::future，允许多个线程共享同一个状态，详细可以查看std::shared_future的API

可以使用其get()方法来获得结果。

最后编译然后运行

cd colcon_test_ws
colcon build --packages-select example_service_rclcpp
source install/setup.bash
ros2 run example_service_rclcpp service_client_01ros2 run example_service_rclcpp service_server_01

最后的运行结果如下：

Reference

[1]d2lros2
[2]ROS2 Tutorial Official