ROS Service¶

ROS Service概念¶

ROS Topic适合实现状态监控类的任务，但Topic通信存在一些缺陷：

无法确认发布信息是否被收到。
有些类型的消息（例如相机节点发布的消息），按照一定频率发布，通常会占用比较大的带宽，造成资源浪费。

ROS Service可以解决以上问题。

Service是ROS Node的通信方式之一

Service通信的特点为：

Service使用 请求-查询式 的通信模型，这样的通信模型没有频繁的消息传递，没有高系统资源的占用，只有接受请求才执行服务，简单而且高效。
Service通信实现的是 一对一 通信，每一个服务由一个节点发起，对这个服务的响应返回同一个节点；Service的信息流是双向的，不仅可以发送消息，同时还会有反馈。所有service包含两部分，Client与Server。
Service是同步通信方式，Client发布请求后会在原地等等reply，直到Server处理完了请求并且完成了reply，Client才会继续执行；Client等待过程中，处于阻塞状态。

下图是ROS Node Service通信的图形化表示，我们可以看到Client Node和Server Node通过request-response的方式进行通信。

ROS Service 命令行工具¶

ROS提供了一些命令行工具帮助我们查看Service的信息，最常用的是:

rosservice list #列出当前正在运行的Services

rosservice call <service_name> <service_arguments> #调用指定的Service

更多ROS Service的命令行工具可通过在终端中输入 rosservice -h 查看

ROS Service示例¶

首先新建service_demo package，并创建scripts文件夹，在src空间执行以下操作：

catkin_create_pkg service_demo rospy std_msgs rospy_tutorials

cd service_demo

mkdir scripts

Service Server Node Demo

#!/usr/bin/python2
# coding: utf-8

import rospy
from rospy_tutorials.srv import *

def handle_add_two_ints(req):
    print "Returning [%s + %s = %s]"%(req.a, req.b, (req.a + req.b))

    return AddTwoIntsResponse(req.a + req.b)

def add_two_ints_server():
    rospy.init_node('add_two_ints_server') # 初始化Node

    s = rospy.Service('add_two_ints', AddTwoInts, handle_add_two_ints) # 创建Service Server

    print "Ready to add two ints."

    rospy.spin()

if __name__ == "__main__":
    add_two_ints_server()

Service Client Node Demo

#!/usr/bin/python2
# coding: utf-8

import sys
import rospy
from rospy_tutorials.srv import *

def add_two_ints_client(x, y):
    rospy.wait_for_service('add_two_ints') # 阻塞直到server可用
    try:
        add_two_ints = rospy.ServiceProxy('add_two_ints', AddTwoInts) # 创建Service调用handle
        resp1 = add_two_ints(x, y) # 调用Service
        return resp1.sum
    except rospy.ServiceException, e:
        print "Service call failed: %s"%e

def usage():
    return "Usage: rosrun <client_node_name> [x y]"

if __name__ == "__main__":
    if len(sys.argv) == 3:
        x = int(sys.argv[1])
        y = int(sys.argv[2])
    else:
        print usage()
        sys.exit(1)
    print "Requesting %s+%s"%(x, y)
    print "%s + %s = %s"%(x, y, add_two_ints_client(x, y))

使用ROS Service开发ROS应用需要注意的内容：

ROS Service会阻塞程序流
在Service回调函数中只能进行能够快速完成的计算任务
进入Service回调流程后没有中途返回机制

自定义Service类型¶

Service文件

ROS通过service文件定义Service
Service文件通常位于<ros_package_name>/srv文件夹中
Service文件的名字通常为<custom_message_type>.srv
Service类型包含request、response两部分

自定义Service类型

现在，我们定义一个新的弧度角转换Service类型： RadianToAngle

要求包含：

Request - 弧度值
Response - 角度值
Response - 转换成功标志位

我们可以通过以下指令创建这个新的Service类型:

首先创建srv文件:

roscd service_demo

mkdir srv

cd srv

touch RadianToAngle.srv

然后在新建的srv文件中输入以下内容:

float64 radian
---
float64 angle
bool success

编译构建自定义的Service类型

在上一部分我们定义了新的Service文件，新定义的Service经过编译构建之后才能在程序中使用。

首先修改package.xml文件，在package.xml文件中添加以下内容：

<build_depend>message_generation</build_depend>

<build_export_depend>message_generation</build_export_depend>

<exec_depend>message_runtime</exec_depend>

然后修改CMakeLists.txt文件，在CMakeLists.txt文件中相应的位置添加以下内容：

# 在find_package中添加message_generation
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  rospy
  rospy_tutorials
  std_msgs
  message_generation
)

# 在add_service_files中添加RadianToAngle.srv
add_service_files(
  FILES
  RadianToAngle.srv
)

# 去掉generate_messages的注释
generate_messages(
    DEPENDENCIES
    std_msgs
)

随后切换到tr_tutorial_ws顶层目录执行编译构建：

catkin build

编译完成之后：

source devel/setup.bash

我们可以通过 rossrv 命令行工具查看新定义的Service类型：

rossrv show service_demo/RadianToAngle

# 新定义的Service的内容
float64 radian
---
float64 angle
bool success

如果想查看更详细的描述，可以添加 -r 命令选项：

rossrv show service_demo/RadianToAngle -r

这样我们就可以在程序中使用自定义的Message类型了。

ROS Service练习¶

我们已经完成了Service Server、Client的构建及定义新的Service类型，接下来我们进行一个小练习，构建一个简单的ROS应用：

包含一个Service Server和一个Service Client
Service Server提供将弧度转换为角度的Service
Service Client向Server发出转换请求

ROS Service练习示例-Server:

#!/usr/bin/python2
# coding: utf-8

import rospy
from math import pi
from service_demo.srv import RadianToAngle, RadianToAngleRequest, RadianToAngleResponse

def radian_to_angel_server_callback(req):
    res = RadianToAngleResponse()

    res.angle = 180.0 / pi * req.radian
    res.success = True

    print "request radian: %f, response angle: %f"%(req.radian, res.angle)

    return res

def radian_to_angle_server():
    rospy.init_node('radian_to_angle_server_node')
    radian_to_angle_server = rospy.Service('radian_to_angle', RadianToAngle, radian_to_angel_server_callback)

    print "Ready to convert radian to angle"

    rospy.spin();

if __name__ == '__main__':
    radian_to_angle_server()

ROS Service练习示例-Client:

#!/usr/bin/python2
# coding: utf-8

import sys
import rospy
from service_demo.srv import *

def radian_to_angle_client(rad):
    rospy.wait_for_service('radian_to_angle')
    try:
        radian_to_angle = rospy.ServiceProxy('radian_to_angle', RadianToAngle)
        resp = radian_to_angle(rad)
        if resp.success:
            return resp.angle
    except rospy.ServiceException, e:
        print "Service call failed: %s"%e

if __name__ == '__main__':
    if len(sys.argv) == 2:
        r = float(sys.argv[1])
    else:
        print "Usage: rosrun <service_node_name> radian"
        sys.exit(1)

    print "radian: %f convert to angle is: %f"%(r,radian_to_angle_client(r))

关于如何创建自定义的Service类型的内容可参考以下链接：

http://wiki.ros.org/ROS/Tutorials/CreatingMsgAndSrv