ROS三种通信方式初体验
创始人
2025-05-30 16:57:55
0

文章目录

  • 前言
  • 一、工作空间与功能包的创建
    • 1、工作空间的创建
    • 2、功能包的创建
  • 二、话题编程
    • 1.创建发布者
    • 2.创建订阅者
    • 3、修改CMakeLists.txt文件内容
    • 4、测试
  • 三、服务编程
    • 1、定义服务请求与应答的方式
    • 2、创建服务端
    • 3、创建客户端
    • 4、测试
  • 四、动作编程
    • 1、新建action文件夹和TurtleMove.action文件
    • 2、 新建turtleMove.cpp服务文件:
    • 3、新建turtleMoveClient.cpp文件,用于发布位置:
    • 4、修改CMakeList.txt文件
    • 5、测试
  • 五、总结
  • 六、参考资料


前言

环境:
1、ubuntu20.0.4
2、ros
3、vscode


一、工作空间与功能包的创建

1、工作空间的创建

  • alt+n新建一个终端用于创建工作空间;
    在这里插入图片描述
  • 代码:
	mkdir -p ~/catkin_ws/src#创建文件夹cd ~/catkin_ws/src#进入目录catkin_init_workspace#初始化,使其成为ROS的工作空间
  • 回到上一级目录编译工作空间:
cd ..
catkin_make
  • 错误:

在这里插入图片描述

  • 分析:

在ubuntu系统中,存在两个python;python2.7和python3.8;又装了一个conda后,出现了第三个版本的python3.9,所以需要改为指定采用下面的命令。

catkin_make -DPYTHON_EXECUTABLE=/usr/bin/python3
  • 工作空间编译成功:
    在这里插入图片描述
  • 此时文件目录发生变化:
    在这里插入图片描述
  • 输入code打开进行编程:

在这里插入图片描述

  • 设置环境变量:
source devel/setup.bash
  • 检测环境变量:
echo $ROS_PACKAGE_PATH

2、功能包的创建

进入src目录下键入下面命令创建功能包
在这里插入图片描述

catkin_create_pkg learning_communication std_msgs rospy roscpp
#格式分别是catkin_create_pkg+功能包名+定义的标准的数据结构+提供的编程接口
  • 查看功能包文件夹:
    在这里插入图片描述
  • 编译功能包:
  • 回到上一级目录编译功能包:
    在这里插入图片描述
cd ~/catkin_ws
catkin_make
  • 编译成功:
    在这里插入图片描述

二、话题编程

1.创建发布者

1、初始化ROS节点
2、向ROS Master注册节点信息,包括发布的话题名和话题中的消息类型
3、按照一定频率循环发布消息

  • 新建talker.cpp文件:
    在这里插入图片描述
  • 代码:
#include
#include"ros/ros.h"
#include"std_msgs/String.h"
int main(int argc,char **argv)
{setlocale(LC_CTYPE, "zh_CN.utf8");//ROS节点初始化ros::init(argc,argv,"talker");//创建节点句柄ros::NodeHandle n;//创建一个Publisher,发布名为chatter的topic,消息类型为std_msgs::Stringros::Publisher chatter_pub=n.advertise("chatter",1000);//设置循环的频率ros::Rate loop_rate(10);int count=0;while(ros::ok()){//初始化std_msgs::String类型的消息std_msgs::String msg;std::stringstream ss;ss<<"你好:混子王江江!"<

2.创建订阅者

1、初始化ROS节点
2、订阅需要的话题
3、循环等待话题消息,接受到消息后进行回调函数回调函数中完成消息处理

  • 新建listener.cpp文件:
    在这里插入图片描述
  • 代码:
#include"ros/ros.h"
#include"std_msgs/String.h"
//接收到订阅的消息,会进入消息的回调函数
void chatterCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg)
{//将接收到的消息打印处理ROS_INFO("I heard:{%s}",msg->data.c_str());
}
int main(int argc,char **argv)
{setlocale(LC_CTYPE, "zh_CN.utf8");//初始化ROS节点ros::init(argc,argv,"listener");//创建节点句柄ros::NodeHandle n;//创建一个Subscriber,订阅名为chatter的topic,注册回调函数chatterCallbackros::Subscriber sub=n.subscribe("chatter",1000,chatterCallback);//循环等待回调函数ros::spin();return 0;
}

3、修改CMakeLists.txt文件内容

  • 在下面位置输入下面的内容:
    在这里插入图片描述
add_executable(talker src/talker.cpp)
target_link_libraries(talker ${catkin_LIBRARIES})
add_executable(listener src/listener.cpp)
target_link_libraries(listener ${catkin_LIBRARIES})
  • 键入catkin_make编译:

在这里插入图片描述

编译成功!

4、测试

  • 打开三个终端测试:

roscore
rosrun learning_communication talker
rosrun learning_communication listener

在这里插入图片描述

测试成功!

三、服务编程

1、定义服务请求与应答的方式

  • List item
  • 创建srv目录及AddTwoInts.srv文件:
    在这里插入图片描述
  • AddTwoInts.srv文件内容:
int64 a
int64 b
---
int64 sum
  • 在package.xml中添加功能包依赖:
message_generation
message_runtime
  • 修改CMakeLists.txt文件内容:

在这里插入图片描述

message_generation

在这里插入图片描述

CATKIN DEPENDS roscpp rospy std msgs message runtime

在这里插入图片描述

add_service_files(FILES  AddTowInts.srv
#   Service1.srv
#   Service2.srv)

2、创建服务端

1、初始化ROS节点
2、创建Serve实例
3、循环等待服务请求,进入回调函数
4、在回调函数中完成服务功能的处理,并反馈应答数据

  • server.cpp文件:
#include
#include"learning_communication/AddTwoInts.h"
//service回调函数,输入参数req,输出参数res
bool add(learning_communication::AddTwoInts::Request &req,learning_communication::AddTwoInts::Response &res)
{//将输入的参数中的请求数据相加,结果放到应答变量中res.sum=req.a+req.b;ROS_INFO("request: x=%1d,y=%1d",(long int)req.a,(long int)req.b);ROS_INFO("sending back response:[%1d]",(long int)res.sum);return true;
}
int main(int argc,char **argv)
{//ROS节点初始化ros::init(argc,argv,"add_two_ints_server");//创建节点句柄ros::NodeHandle n;//创建一个名为add_two_ints的server,注册回调函数add()ros::ServiceServer service=n.advertiseService("add_two_ints",add);//循环等待回调函数ROS_INFO("Ready to add two ints.");ros::spin();return 0;
}

3、创建客户端

1、初始化ROS节点
2、创建一个Client实例
3、发布服务请求数据
4、等待Serve处理之后的应答结果

  • client.cpp文件:
#include
#include
#include"learning_communication/AddTwoInts.h"
int main(int argc,char **argv)
{//ROS节点初始化ros::init(argc,argv,"add_two_ints_client");//从终端命令行获取两个加数if(argc!=3){ROS_INFO("usage:add_two_ints_client X Y");return 1;}//创建节点句柄ros::NodeHandle n;//创建一个client,请求add_two_ints_service//service消息类型是learning_communication::AddTwoIntsros::ServiceClient client=n.serviceClient("add_two_ints");//创建learning_communication::AddTwoInts类型的service消息learning_communication::AddTwoInts srv;srv.request.a=atoll(argv[1]);srv.request.b=atoll(argv[2]);//发布service请求,等待加法运算的应答请求if(client.call(srv)){ROS_INFO("sum: %1d",(long int)srv.response.sum);}else{ROS_INFO("Failed to call service add_two_ints");return 1;}return 0;
}
  • 设置CMakeLists.txt文件:

在这里插入图片描述

  • 代码:
add_executable(server src/server.cpp)
target_link_libraries(server ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(server ${PROJECT_NAME}_gencpp)add_executable(client src/client.cpp)
target_link_libraries(client ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(client ${PROJECT_NAME}_gencpp)
  • 编译通过:
    在这里插入图片描述

4、测试

  • 开三个终端进行测试:
roscore
rosrun learning_communication server
rosrun learning_communication client 整数1 整数2
  • 效果:
    在这里插入图片描述

四、动作编程

  • 任务:

客户端发送一个运动坐标,模拟机器人运动到目标位置的过程。包括服务端和客户端的代码实现,要求带有实时位置反馈。

1、新建action文件夹和TurtleMove.action文件

在这里插入图片描述

  • 代码:
# Define the goal
float64 turtle_target_x  # Specify Turtle's target position
float64 turtle_target_y
float64 turtle_target_theta
---
# Define the result
float64 turtle_final_x
float64 turtle_final_y
float64 turtle_final_theta
---
# Define a feedback message
float64 present_turtle_x
float64 present_turtle_y
float64 present_turtle_theta

2、 新建turtleMove.cpp服务文件:

在这里插入图片描述

  • 代码:
/*  此程序通过通过动作编程实现由client发布一个目标位置然后控制Turtle运动到目标位置的过程*/
#include 
#include 
#include "learning_communication/TurtleMoveAction.h"
#include  
#include 
#include typedef actionlib::SimpleActionServer Server;struct Myturtle
{float x;float y;float theta;
}turtle_original_pose,turtle_target_pose;ros::Publisher turtle_vel;void posecallback(const turtlesim::PoseConstPtr& msg) 
{ ROS_INFO("Turtle1_position:(%f,%f,%f)",msg->x,msg->y,msg->theta);turtle_original_pose.x=msg->x; turtle_original_pose.y=msg->y;turtle_original_pose.theta=msg->theta;}// 收到action的goal后调用该回调函数
void execute(const learning_communication::TurtleMoveGoalConstPtr& goal, Server* as)
{learning_communication::TurtleMoveFeedback feedback;ROS_INFO("TurtleMove is working.");turtle_target_pose.x=goal->turtle_target_x;turtle_target_pose.y=goal->turtle_target_y; turtle_target_pose.theta=goal->turtle_target_theta;geometry_msgs::Twist vel_msgs;float break_flag;while(1){  ros::Rate r(10);vel_msgs.angular.z = 4.0 * (atan2(turtle_target_pose.y-turtle_original_pose.y,turtle_target_pose.x-turtle_original_pose.x)-turtle_original_pose.theta);vel_msgs.linear.x = 0.5 * sqrt(pow(turtle_target_pose.x-turtle_original_pose.x, 2) +pow(turtle_target_pose.y-turtle_original_pose.y, 2)); break_flag=sqrt(pow(turtle_target_pose.x-turtle_original_pose.x, 2) +pow(turtle_target_pose.y-turtle_original_pose.y, 2));turtle_vel.publish(vel_msgs);feedback.present_turtle_x=turtle_original_pose.x;feedback.present_turtle_y=turtle_original_pose.y;feedback.present_turtle_theta=turtle_original_pose.theta;as->publishFeedback(feedback);ROS_INFO("break_flag=%f",break_flag);if(break_flag<0.1) break;r.sleep();}// 当action完成后,向客户端返回结果ROS_INFO("TurtleMove is finished.");as->setSucceeded();
}int main(int argc, char** argv)
{ros::init(argc, argv, "TurtleMove");ros::NodeHandle n,turtle_node;ros::Subscriber sub = turtle_node.subscribe("turtle1/pose",10,&posecallback); //订阅小乌龟的位置信息turtle_vel = turtle_node.advertise("turtle1/cmd_vel",10);//发布控制小乌龟运动的速度// 定义一个服务器Server server(n, "TurtleMove", boost::bind(&execute, _1, &server), false);// 服务器开始运行server.start();ROS_INFO("server has started.");ros::spin();return 0;
}

3、新建turtleMoveClient.cpp文件,用于发布位置:

在这里插入图片描述

  • 代码:
#include 
#include "learning_communication/TurtleMoveAction.h"
#include  
#include 
#include typedef actionlib::SimpleActionClient Client;struct Myturtle
{float x;float y;float theta;
}turtle_present_pose;// 当action完成后会调用该回调函数一次
void doneCb(const actionlib::SimpleClientGoalState& state,const learning_communication::TurtleMoveResultConstPtr& result)
{ROS_INFO("Yay! The TurtleMove is finished!");ros::shutdown();
}// 当action激活后会调用该回调函数一次
void activeCb()
{ROS_INFO("Goal just went active");
}// 收到feedback后调用该回调函数
void feedbackCb(const learning_communication::TurtleMoveFeedbackConstPtr& feedback)
{ROS_INFO(" present_pose : %f  %f  %f", feedback->present_turtle_x,feedback->present_turtle_y,feedback->present_turtle_theta);
}int main(int argc, char** argv)
{ros::init(argc, argv, "TurtleMove_client");// 定义一个客户端Client client("TurtleMove", true);// 等待服务器端ROS_INFO("Waiting for action server to start.");client.waitForServer();ROS_INFO("Action server started, sending goal.");// 创建一个action的goallearning_communication::TurtleMoveGoal goal;goal.turtle_target_x = 1;goal.turtle_target_y = 1;goal.turtle_target_theta = 0;// 发送action的goal给服务器端,并且设置回调函数client.sendGoal(goal,  &doneCb, &activeCb, &feedbackCb);ros::spin();return 0;
}

4、修改CMakeList.txt文件

在这里插入图片描述

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTSroscpprospystd_msgsmessage_generationactionlib_msgsactionlib
)

在这里插入图片描述

add_action_files(FILES TurtleMove.action
)
generate_messages(DEPENDENCIESstd_msgsactionlib_msgs)

在这里插入图片描述

add_executable(turtleMoveClient src/turtleMoveClient.cpp)
target_link_libraries(turtleMoveClient ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(turtleMoveClient ${PROJECT_NAME}_gencpp)
add_executable(turtleMove src/turtleMove.cpp)
target_link_libraries(turtleMove ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(turtleMove ${PROJECT_NAME}_gencpp)
  • 修改package.xml文件:
    在这里插入图片描述
  message_generationactionlibactionlib_msgsmessage_runtimeactionlibactionlib_msgs
  • 编译成功:
    在这里插入图片描述

5、测试

依次打开四个终端运行:

roscore
rosrun turtlesim turtlesim_node
rosrun learning_communication turtleMove
rosrun learning_communication turtleMoveClient

在这里插入图片描述


五、总结

这里学习了三种通信方式,话题、服务、动作等三种方式,我觉得难度在一级级的增加。通过这次作业,对三种通信方式的具体实现步骤有了更加清晰的了解,尤其对Cmaketext的文件的理解更深入。不足的是这次的分布式通信没有完成,总是出现各种各样的问题、ping不通或者是控制不了,云服务和其他电脑都试过了都不行,等下次看能不能实现在发表博客。

六、参考资料

ROS基础——话题、服务、动作编程

相关内容

热门资讯

AWSECS:访问外部网络时出... 如果您在AWS ECS中部署了应用程序,并且该应用程序需要访问外部网络,但是无法正常访问,可能是因为...
AWSElasticBeans... 在Dockerfile中手动配置nginx反向代理。例如,在Dockerfile中添加以下代码:FR...
银河麒麟V10SP1高级服务器... 银河麒麟高级服务器操作系统简介: 银河麒麟高级服务器操作系统V10是针对企业级关键业务...
北信源内网安全管理卸载 北信源内网安全管理是一款网络安全管理软件,主要用于保护内网安全。在日常使用过程中,卸载该软件是一种常...
AWR报告解读 WORKLOAD REPOSITORY PDB report (PDB snapshots) AW...
AWS管理控制台菜单和权限 要在AWS管理控制台中创建菜单和权限,您可以使用AWS Identity and Access Ma...
​ToDesk 远程工具安装及... 目录 前言 ToDesk 优势 ToDesk 下载安装 ToDesk 功能展示 文件传输 设备链接 ...
群晖外网访问终极解决方法:IP... 写在前面的话 受够了群晖的quickconnet的小水管了,急需一个新的解决方法&#x...
不能访问光猫的的管理页面 光猫是现代家庭宽带网络的重要组成部分,它可以提供高速稳定的网络连接。但是,有时候我们会遇到不能访问光...
Azure构建流程(Power... 这可能是由于配置错误导致的问题。请检查构建流程任务中的“发布构建制品”步骤,确保正确配置了“Arti...