《机器人操作系统应用》课件-ROS服务通信机制介绍

ROS服务通信机制介绍目录CONTENTS01什么是ROS服务通信04服务定义07总结02服务通信的特点05代码示例03工作原理06运行和测试什么是ROS服务通信01ROS服务通信是一种基于请求-响应模式的同步通信机制。同步通信机制它允许ROS节点（客户端）发送请求到另一个节点（服务器），并等待服务器处理请求后返回响应。节点交互方式定义与话题通信对比与话题通信（发布-订阅模式）不同，服务通信是双向的，每个请求对应一个响应。场景举例适用于需要确认结果或执行特定命令的场景，如机器人控制、状态查询等。适用场景服务通信的特点02客户端在发送请求后会阻塞，直到收到响应或超时。客户端行为确保了请求与响应的同步处理。影响说明同步性确保请求被服务器处理，并返回结果。保证了通信的可靠性。处理保证意义可靠性支持自定义服务消息类型，适应各种应用需求。消息类型支持可以根据不同应用定制消息结构。优势体现灵活性注册和发现服务通过ROSMaster进行注册和发现，客户端和服务器无需直接连接。便利性简化了节点之间的连接管理。依赖ROSMaster工作原理03客户端操作客户端节点调用服务，发送请求消息，并等待响应。服务器操作服务器节点监听服务请求，处理请求（如计算、数据操作），并返回响应消息。通信协议整个过程通过ROS网络进行，使用TCP/IP协议通信。服务名称唯一性服务名称在ROS系统中唯一标识一个服务，避免冲突。请求-响应模式服务器启动步骤1：服务器启动，向ROSMaster注册服务名称和类型。客户端启动步骤2：客户端启动，向ROSMaster查询服务并建立连接。客户端后续操作步骤4：客户端接收响应，继续执行后续操作。异常情况如果服务器不可用，客户端可能会等待或超时错误。请求响应过程步骤3：客户端发送请求，服务器处理并返回响应。服务通信流程服务定义04服务使用.srv文件定义，包含请求和响应两部分数据结构。定义文件示例：AddTwoInts.srv文件内容：int64a#请求部分：第一个整数。int64b#请求部分：第二个整数。————————int64sum#响应部分：和。在ROS中，.srv文件编译后生成对应编程语言的代码（如Python或C++），供节点使用。示例文件内容服务消息类型必须唯一，且遵循ROS命名规范。命名规范服务消息类型编译使用使用catkin_make编译后，即可在代码中导入服务类型。导入示例例如，在Python中导入：frompackage_name.srvimportServiceName。文件创建在ROS包中创建srv目录，并添加.srv文件。配置修改修改package.xml和CMakeLists.txt以包含依赖和编译配置。创建服务消息代码示例05初始化和注册服务器节点初始化，注册服务，并定义回调函数处理请求。关键代码示例pythonimportrospyfrombeginner_tutorials.srvimportAddTwoInts,AddTwoIntsResponse.defhandle_add_two_ints(req)#处理请求：计算两个整数的和。rospy.loginfo("Processingrequest:%d+%d",req.a,req.b)sum=req.a+req.b.returnAddTwoIntsResponse(sum)#返回响应。defadd_two_ints_server():rospy.init_node('add_two_ints_server')#初始化节点。#注册服务，服务名为'add_two_ints'，类型为AddTwoInts，回调函数为handle_add_two_ints.s=rospy.Service('add_two_ints',AddTwoInts,handle_add_two_ints)rospy.loginfo("Readytoaddtwoints.")rospy.spin()#保持节点运行，等待请求。ifname=="main":add_two_ints_server()####5.1.3说明。服务器启动后，一直运行并监听请求；当收到请求时，调用回调函数处理并返回响应。01服务器端代码（Python）importrospy.frombeginner_tutorials.srvimportAddTwoInts.defadd_two_ints_client(x,y)rospy.wait_for_service('add_two_ints')#等待服务可用。try:#创建服务代理。add_two_ints=rospy.ServiceProxy('add_two_ints',AddTwoInts)resp=add_two_ints(x,y)#发送请求，并接收响应。returnresp.sum.exceptrospy.ServiceExceptionase:rospy.logerr("Servicecallfailed:%s",e)#处理异常。ifname=="main":rospy.init_node('add_two_ints_client')#初始化节点。result=add_two_ints_client(1,2)#调用服务，传递参数1和2.rospy.loginfo("1+2=%s",result)#输出结果####5.2.3说明。客户端先确保服务可用，然后通过代理调用服务；如果调用失败，会记录错误日志。02客户端节点初始化，等待服务可用，然后发送请求并处理响应。01初始化和等待关键代码示例python客户端代码（Python）运行和测试06启动ROSMaster启动ROSMaster：roscore.运行服务器节点运行服务器节点：rosrunpackage_nameserver_script.py.运行客户端节点运行客户端节点：rosrunpackage_nameclient_script.py.010203启动步骤日志观察观察日志输出：服务器处理请求，客户端打印结果。调试命令可以使用rostopic或rosservice命令调试，例如：rosservicecall/add_two_ints12.观察和调试总结07局限性局限性：如果服务器繁忙，客户端可能阻塞；不适合高频率数据流。优点优点：提供同步、可靠的通信；适用于需要确认结果的场景，如命令执行、数据查询。用途用途：机器人导航、传感器数据获取、任务控制等。优点和用途010203消息设计设计服务消息时，保持请求和响应结构简单高效。超时处理在客户端添加超时处理，避免无限等待。