ROS學習（23）action通信機制

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前言

  ROS中常用的通信機制是話題和服務，但是很多場景下，這兩種通信機制往往滿足不了所有需求。
  action通信機制，是一種帶有連續反饋的上層通信機制，底層基於ROS話題通信。

一、什麼是action

ROS中的actionlib功能包，用於實現action的通信機制。action類似於服務通信機制，不同之處在於action帶有連續反饋，可以不斷的反饋任務進度，也可以在任務過程中中止運行。

二、action的工作機制

action采用客戶端/服務器的工作模式，如下：

Action客戶端與Action服務端之間通過actionlib定義的action protocol進行通信，這種協議基於ROS的消息機制實現。
客戶端向服務端發布任務目標以及在必要的時候取消任務，服務端會向客戶端發布當前狀態、實時反饋和任務執行的結果。如圖：

三、action的定義

action通過.action文件定義，放置在功能包中的action文件夾下，格式如下：

#定義目標信息
uint32 dishwasher_id
#定義結果信息
uint32 total_dishes_cleaned
#定義周期反饋的消息
float32 percent_complete

可見，一個action的定義需要三部分：goal、result、feedback。

四、代碼實現

主要實現action的客戶端和服務端節點，新建名為action_tutorials功能包。

1、創建客戶端

在action的定義中，描述了一個洗盤子的任務。客戶端節點負責發出action請求，DoDishes_client.cpp文件內容如下：

#include <actionlib/client/simple_action_client.h>
#include "action_tutorials/DoDishesAction.h"

typedef actionlib::SimpleActionClient<action_tutorials::DoDishesAction> Client;

// 當action完成後會調用該回調函數一次
void doneCb(const actionlib::SimpleClientGoalState& state,
        const action_tutorials::DoDishesResultConstPtr& result)
{
    
    ROS_INFO("Yay! The dishes are now clean");
    ros::shutdown();
}

// 當action激活後會調用該回調函數一次
void activeCb()
{
    
    ROS_INFO("Goal just went active");
}

// 收到feedback後調用該回調函數
void feedbackCb(const action_tutorials::DoDishesFeedbackConstPtr& feedback)
{
    
    ROS_INFO(" percent_complete : %f ", feedback->percent_complete);
}

int main(int argc, char** argv)
{
    
    ros::init(argc, argv, "do_dishes_client");

    // 定義一個客戶端
    Client client("do_dishes", true);

    // 等待服務器端
    ROS_INFO("Waiting for action server to start.");
    client.waitForServer();
    ROS_INFO("Action server started, sending goal.");

    // 創建一個action的goal
    action_tutorials::DoDishesGoal goal;
    goal.dishwasher_id = 1;

    // 發送action的goal給服務器端，並且設置回調函數
    client.sendGoal(goal,  &doneCb, &activeCb, &feedbackCb);

    ros::spin();

    return 0;
}

2、創建服務端

服務器節點負責完成洗盤子的任務，並且反饋洗盤子的實時進度，DoDishes_server.cpp文件內容如下：

#include <ros/ros.h>
#include <actionlib/server/simple_action_server.h>
#include "action_tutorials/DoDishesAction.h"

typedef actionlib::SimpleActionServer<action_tutorials::DoDishesAction> Server;

// 收到action的goal後調用該回調函數
void execute(const action_tutorials::DoDishesGoalConstPtr& goal, Server* as)
{
    
    ros::Rate r(1);
    action_tutorials::DoDishesFeedback feedback;

    ROS_INFO("Dishwasher %d is working.", goal->dishwasher_id);

    // 假設洗盤子的進度，並且按照1hz的頻率發布進度feedback
    for(int i=1; i<=10; i++)
    {
    
        feedback.percent_complete = i * 10;
        as->publishFeedback(feedback);
        r.sleep();
    }

    // 當action完成後，向客戶端返回結果
    ROS_INFO("Dishwasher %d finish working.", goal->dishwasher_id);
    as->setSucceeded();
}

int main(int argc, char** argv)
{
    
    ros::init(argc, argv, "do_dishes_server");
    ros::NodeHandle n;

    // 定義一個服務器
    Server server(n, "do_dishes", boost::bind(&execute, _1, &server), false);
    
    // 服務器開始運行
    server.start();

    ros::spin();

    return 0;
}

3、配置

在CMakeLists.txt中添加如下規則：

find_package(catkin REQUIRED genmsg actionlib_msgs actionlib)
add_action_files(DIRECTORY action FILES DoDishes.action)
generate_messages(DEPENDENCIES actionlib_msgs)

在功能包的package.xml文件中添加如下配置：

  <build_depend>actionlib</build_depend>
  <build_depend>actionlib_msgs</build_depend>
  <build_depend>roscpp</build_depend>
  <run_depend>actionlib</run_depend>
  <run_depend>actionlib_msgs</run_depend>
  <run_depend>roscpp</run_depend>

然後編譯功能包，如下：


從編譯後生成的這些文件看，action確實是一種基於消息的、更加高層的通信機制。

4、運行

先啟動master節點，命令如下：

roscore

啟動服務端節點，命令如下：

rosrun action_tutorials DoDishes_server

再啟動客戶端節點，命令如下：

rosrun action_tutorials DoDishes_client 

效果如下：