《机器人操作系统应用》课件-ROS自定义通信接口详解

ROS自定义通信接口详解CONTENTS目录CONTENTS01概述消息（.msg）接口02服务（.srv）接口0304动作（.action）接口开发流程05最佳实践0607总结概述01标准消息类型无法满足特定应用需求。满足特定应用需求实现更好的模块化设计。实现更好的模块化设计提高通信效率和数据精度。提高通信效率和数据精度增强代码可读性和可维护性。增强代码可读性和可维护性为什么要自定义通信接口消息（.msg）用于话题通信的单向数据流。服务（.srv）用于请求-响应模式的双向通信。动作（.action）用于长时间任务的三段式通信。三种自定义接口类型消息（.msg）接口02定义数据结构定义话题通信中传输的数据结构。单向数据流单向数据流，发布者到订阅者。支持的数据类型支持基本数据类型和嵌套结构。编译生成类编译后生成对应编程语言的类。基本概念字段格式字段类型1字段名1.字段类型2字段名2....消息文件结构01.基本类型：bool、int8、float32等。02.数组类型：固定长度和可变长度数组。03.特殊类型：Header、时间、持续时间。04.其他消息类型嵌套。基本类型数组类型特殊类型嵌套类型数据类型支持传感器数据发布。传感器数据发布控制指令传输。控制指令传输状态信息广播。状态信息广播任何单向数据流需求。单向数据流需求应用场景服务（.srv）接口03双向通信，客户端到服务器。双向通信请求和响应通过分隔线区分。分隔请求和响应定义服务通信的请求和响应格式。定义请求和响应格式同步调用模式。同步调用模式基本概念请求部分字段类型1请求字段名1.字段类型2请求字段名2.响应部分字段类型1响应字段名1.字段类型2响应字段名2.服务文件结构请求参数请求应包含执行任务所需的所有参数。响应信息响应应包含操作结果和状态信息。错误处理考虑错误处理和异常情况。接口简洁保持接口简洁明确。设计原则01.参数配置服务。02.状态查询服务。03.计算服务。04.任何需要确认结果的操作。参数配置服务状态查询服务计算服务确认结果操作应用场景动作（.action）接口04定义通信协议定义长时间运行任务的通信协议。支持任务控制支持任务取消和进度监控。包含三部分包含目标、反馈、结果三部分。异步通信模式异步通信模式。基本概念目标定义字段类型1目标字段名1.字段类型2目标字段名2.结果定义字段类型1结果字段名1.字段类型2结果字段名2.反馈定义字段类型1反馈字段名1.字段类型2反馈字段名2.动作文件结构任务状态跟踪任务状态跟踪（等待、执行、完成等）进度反馈机制进度反馈机制。任务取消和抢占任务取消和抢占支持。结果返回和错误处理结果返回和错误处理。状态管理机器人导航任务。机器人导航任务需要进度监控的复杂操作。复杂操作进度监控机械臂轨迹控制。机械臂轨迹控制长时间计算任务。长时间计算任务应用场景开发流程05在包中创建msg、srv或action目录。创建目录编写接口定义文件。编写文件配置package.xml添加依赖。配置package.xml配置CMakeLists.txt编译选项。配置CMakeLists.txt编译生成语言特定代码。编译生成代码在节点中使用自定义接口。在节点中使用创建自定义接口步骤01添加依赖添加message_generation依赖。添加message_runtime依赖。02配置编译规则配置接口文件编译规则。03设置依赖包关系设置依赖包关系。包配置要点最佳实践06接口简单专注保持接口简单和专注。有意义的字段名称使用有意义的字段名称。兼容性考虑考虑向前和向后兼容性。提供文档说明提供充分的文档说明。设计原则避免缩写和模糊名称避免缩写和模糊名称。清晰的命名空间保持命名空间清晰。描述性消息名称使用描述性的消息名称。遵循ROS命名约定遵循ROS命名约定。命名规范考虑兼容性接口变更时考虑兼容性。使用语义化版本控制使用语义化版本控制。提供迁移指南和示例提供迁移指南和示例。维护变更日志维护变更日志。版本管理rosmsg：消息接口管理。rossrv：服务接口管理。rosaction：动作接口管理。命令行工具接口语法检查。数据类型验证。通信监控工具。性能分析工具。验证和调试工具支持总结07促进代码复用和团队协作。支持复杂应用场景需求。提高系统模块化和可维护性。提供灵活的数据交换格式。灵活的数据交换格式支持复杂应用场景提高系统模块化和可维护性