ROS学习笔记(六)---服务通信机制

1. 服务通信是什么

在ROS中，服务通信机制是一种点对点的通信方式，用于节点之间的请求和响应。它允许一个节点（服务请求方）向另一个节点（服务提供方）发送请求，并等待响应。

服务通信机制在ROS中使用以下两个概念：

服务（Service）：服务是一种在ROS中定义的一对相关消息类型，包括请求消息和响应消息。请求消息用于向服务提供方发送请求，而响应消息用于服务提供方返回响应给请求方。

服务节点（Service Node）：服务节点是一个ROS节点，它提供了一个或多个服务。服务节点注册自己提供的服务，并等待来自其他节点的请求。一旦接收到请求，服务节点执行相应的操作，并将响应发送回请求方。

下面是服务通信的基本流程：

• 服务定义
  首先，需要在ROS中定义一个服务，包括请求消息和响应消息的格式。这可以使用ROS的消息描述语言（如.srv文件）来完成。

• 服务节点注册
  服务提供方节点将自己注册为一个服务节点，并指定所提供的服务类型。

• 请求发送
  服务请求方节点创建一个请求消息实例，并将其发送到服务提供方节点。

• 请求处理
  服务提供方节点接收到请求消息后，执行相应的操作，可能包括计算、处理数据等。

• 响应发送
  服务提供方节点生成一个响应消息，并将其发送回请求方节点。

• 响应接收
  请求方节点接收到响应消息后，可以根据需要进行后续处理。

下面以打车的案例简单描述ROS中服务通信机制的场景：
（1）Master（管理者）：Master是滴滴打车平台的中央控制器，负责协调和管理打车服务请求。在这个案例中，滴滴打车的后台系统可以充当Master的角色。它接收乘客的打车请求，处理请求并将其分派给合适的司机。

（2）Server（司机）：Server指的是滴滴打车平台上的司机角色。他们是提供车辆和打车服务的实际执行者。当Master将乘客的打车请求分派给司机时，司机将接收到请求并决定是否接受该请求。

（3）Client（乘客）：Client是需要使用滴滴打车服务的乘客。在这个案例中，乘客作为Client，他们使用滴滴打车应用程序来请求打车服务。乘客通过应用程序选择目的地、车型等选项，并发起打车请求。

上图参考了赵虚左老师的课程

2. 服务通信有什么用

以下是一些常见的ROS服务通信应用举例：

（1）传感器数据请求：在一个机器人系统中，可以使用服务通信来请求特定传感器（如摄像头、激光雷达）的数据。例如，一个节点可以向摄像头节点发送请求，要求获取当前的图像数据。

（2）控制指令发送：通过服务通信，可以向执行器节点发送控制指令，控制机器人的运动或执行特定任务。例如，一个导航节点可以向底盘控制节点发送请求，要求机器人移动到特定位置。

（3）参数配置和调整：服务通信可用于动态地配置和调整节点的参数。例如，在机器人系统中，可以使用服务通信来请求更改底盘控制节点的运动速度或其他参数，以适应不同的任务需求。

（4）数据处理和计算：通过服务通信，可以请求进行特定的数据处理或计算操作。例如，一个节点可以向图像处理节点发送请求，要求对图像进行特定的算法处理，如目标识别或图像滤波。

（5）任务协作和分布式计算：在多机器人系统中，可以使用服务通信来实现任务的协作和分布式计算。不同机器人节点可以通过服务通信交换任务信息、共享计算结果，并相互协作完成复杂的任务。

3.编写服务通信（客户端-服务端）的python案例

（1）任务要求

实现简单的整数加法运算。客户端提交两个数据至服务端，服务端相应之后将求和结果发送至客户端。

（2）流程

① 编写服务消息文件srv文件。（注意：与话题通信的不同，为了实现服务通信，需要定义服务消息类型，服务消息文件（.srv）描述了请求和响应的消息格式。服务服务器根据服务消息文件生成服务接口，服务客户端使用该接口与服务服务器进行通信。因此在编写客户端和服务端的python程序之前，我们需要先编写好服务消息文件。）
② 编写客户端和服务端的python程序。

（3）编程实现流程

① 创建功能包（默认继续在之前ROS学习笔记(二)上新建功能包server_client，然后新建一个scripts文件夹，用来编写python的服务通信程序，再新建一个srv文件，新建好之后如下图。
② 定义srv文件

• 按照固定格式创建srv文件

在srv文件夹下新建文件AddTwoInts.srv。也就是我们的服务消息srv文件）

编辑文件的内容如下。

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

• 编辑配置文件
  1）在package.xml中添加编译依赖与执行依赖
  <build_depend>message_generation</build_depend> <exec_depend>message_runtime</exec_depend>
  
  2）在CMakeLists.txt编辑 srv 相关配置
  第一处：

message_generation

第二处：要改成你srv文件名

AddTwoInts.srv

第三处：

generate_messages(DEPENDENCIESstd_msgs
)

• 编译之后生成中间文件（编译 crtl + shift +b）
  
  这样就完成服务消息srv的创建了。接下来来时编写服务通信的程序

（4）编写服务端和客户端的程序

① 我们在创建好的script文件内，继续创建add_two_ints_server.py和add_two_ints_client.py的Python文件。

• 服务端实现：

#!/usr/bin/env python
#coding:utf-8
#上面的coding:utf-8是放置程序有中文报错的
import rospy
from server_client.srv import AddTwoInts, AddTwoIntsResponsedef handle_add_two_ints(req):result = req.a + req.brospy.loginfo("Received request: %d + %d = %d", req.a, req.b, result)return AddTwoIntsResponse(result)def add_two_ints_server():rospy.init_node('add_two_ints_server')rospy.Service('add_two_ints', AddTwoInts, handle_add_two_ints)rospy.loginfo("Ready to add two ints.")rospy.spin()if __name__ == '__main__':add_two_ints_server()

• 客户端实现：

#!/usr/bin/env python
#coding:utf-8
import rospy
from server_client.srv import AddTwoInts, AddTwoIntsRequest
import sysdef add_two_ints_client(x, y):rospy.wait_for_service('add_two_ints')try:add_two_ints = rospy.ServiceProxy('add_two_ints', AddTwoInts)req = AddTwoIntsRequest()req.a = xreq.b = yresp = add_two_ints(req)return resp.sumexcept rospy.ServiceException as e:rospy.logerr("Service call failed: %s", str(e))if __name__ == '__main__':rospy.init_node('add_two_ints_client')x = int(sys.argv[1])y = int(sys.argv[2]) result = add_two_ints_client(x, y)rospy.loginfo("%d + %d = %d", x, y, result)

② 打开python可执行权限，然后编辑配置文件CMakeLists.txt

（5）查看实现的效果