快速体验ROS通信之服务(Service)机制

一、参考资料

【ROS1】08-ROS通信机制------服务通信_ros1中服务-CSDN博客
 ROS基础(二)：ros通讯之服务(service)机制-CSDN博客
 04 Service通信编程 - 知乎

二、rosservice相关介绍

1. topic vs. service

	服务通信 (Service)	话题通信 (Topic)
通信模型	请求/响应	发布/订阅
数据流向	双向	单向
同步性	同步 - 客户端会阻塞等待	异步 - 发布后立即返回
通信模型	发布+订阅	客户端+服务器端
反馈机制	无	有
缓冲区	有	无
节点关系	一(server)对多(client)	一对多/多对多
传输数据格式	`*.srv`	`*.msg`
数据流类型	离散的、事务性的	连续的数据流
主要目的	执行远程调用、获取确切结果	持续广播状态、传感器数据
适合场景	数据传输	逻辑处理

2. service适用场景

查询数据: "机器人，你现在的坐标是多少？"
触发动作: （1）"机械臂，移动到指定位置。" （2） "相机，拍一张照片。"
执行计算: "路径规划器，帮我计算一条从A到B的最优路径。"
更改状态: "机器人，切换到自动驾驶模式。"

3. Master/Server/Client角色

Master (管理者)：负责保管Server和Client的注册信息，并匹配服务名称相同的Server和Client，帮助他们建立连接。连接建立后，Client可以发送请求信息，Server收到请求后返回响应信息。
Server（服务端）
- 提供特定功能或数据的节点。
- 它会"打广告"说："我能提供XX服务！"（例如，"我能计算两个整数的和"）。
- 它平时处于待命状态，一旦接收到请求，就执行相应的任务，并返回一个结果。
Client（客户端）
- 需要某个特定功能或数据的节点。
- 它会向服务器发送一个具体的请求（例如，"请帮我计算 3 和 5 的和"）。
- 发送请求后，它会暂停自己的工作，一直等待，直到收到服务器的响应。

4. service通讯流程

service通讯流程：

0）advertise：服务端注册

服务端（Server）向管理者（Master）注册信息，包括RPC地址和Service名字。Master会将服务端的注册信息加入到注册表中。

1）客户端注册

客户端（Client）向管理者（Master）注册信息，包括Service名字。Master会将客户端（Client）的注册信息加入到注册表中。

2）Master匹配信息：牵线搭桥

管理者（Master）通过查询注册表发现有匹配的服务端（Server）和客户端（Client），则通过RPC向客户端（Client）发送服务端（Server）的 TCP/UDP 地址信息。

3）客户端发送请求信息

客户端根据服务端的 TCP/UDP 地址与服务端建立网络连接，并发送请求信息。

4）服务端响应请求

服务端收到请求数据后，通过处理产生响应数据，通过 TCP/UDP 返回给客户端。

Note：

上述实现流程中，前三步使用 RPC 协议，最后两步使用 TCP/UDP 协议，默认TCP。

客户端请求时，必须保证服务端已经启动。

服务名相同的客户端可以有多个，服务端只能有1个。

与话题通信不同，服务通信过程中，ROS Master必须处于启动状态。

5. rosservice常用指令

bash 复制代码

# 显式服务列表
rosservice list

# 打印服务信息
rosservice info [service_name]

# 打印服务类型
rosservice type [service_name]

# 打印ROSPRC uri
roservice uri [service_name]

# 按服务类型查找服务 [service_type]
rosservice find

# 显式服务参数
rosservice args [service_name]

# 带参数请求服务
rosservice call [[service_name]] [args参数]

6. 常用srv类型

常见srv类型 · 中国大学MOOC---------《机器人操作系统入门》讲义

srv数据类型：

bash 复制代码

uint8
int32

msg数据类型：

bash 复制代码

bool
string
uint8
uint16
int32
float32
float64

AddTwoInts.srv

bash 复制代码

#对两个整数求和，虚线前是输入量，后是返回量
#文件位置：自定义srv文件
int32 a
int32 b
---
int32 sum

Empty.srv

bash 复制代码

#文件位置：std_srvs/Empty.srv
#代表一个空的srv类型

---

GetMap.srv

bash 复制代码

#文件位置:nav_msgs/GetMap.srv
#获取地图，注意请求部分为空

---
nav_msgs/OccupancyGrid map

GetPlan.srv

bash 复制代码

#文件位置:nav_msgs/GetPlan.srv
#得到一条从当前位置到目标点的路径
geometry_msgs/PoseStamped start        #起始点
geometry_msgs/PoseStamped goal        #目标点
float32 tolerance    #到达目标点的x，y方向的容错距离
---
nav_msgs/Path plan

SetBool.srv

bash 复制代码

#文件位置：std_srvs/SetBools.srv
bool data # 启动或者关闭硬件
---
bool success   # 标示硬件是否成功运行
string message # 运行信息

SetCameraInfo.srv

bash 复制代码

#文件位置:sensor_msgs/SetCameraInfo.srv
#通过给定的CameraInfo相机信息，来对相机进行标定
sensor_msgs/CameraInfo camera_info        #相机信息
---
bool success            #如果调用成功，则返回true
string status_message    #给出调用成功的细节

SetMap.srv

bash 复制代码

#文件位置：nav_msgs/SetMap.srv
#以初始位置为基准，设定新的地图
nav_msgs/OccupancyGrid map
geometry_msgs/PoseWithCovarianceStamped initial_pose
---
bool success

TalkerListener.srv

bash 复制代码

#文件位置: 自定义srv文件
---
bool success   # 标示srv是否成功运行
string message # 信息，如错误信息等

Trigger.srv

bash 复制代码

#文件位置:std_srvs/Trigger.srv
---
bool success   # 标示srv是否成功运行
string message # 信息，如错误信息等

7. srv 文件

服务自定义文件通常放在功能包的 srv 文件夹下，文件扩展名为 .srv 。服务包含请求(request)数据 和应答(response)数据 ，中间用三个小短线 --- 隔开。

默认的srv文件：

bash 复制代码

yoyo@yoyo:/media/sda3/catkin_ws$ ls /opt/ros/noetic/share/std_srvs/srv/
Empty.srv  SetBool.srv  Trigger.srv

查看srv：

bash 复制代码

yoyo@yoyo:/media/sda3/catkin_ws$ rossrv show std_srvs/Empty
---
yoyo@yoyo:/media/sda3/catkin_ws$ rossrv show std_srvs/SetBool
bool data
---
bool success
string message
yoyo@yoyo:/media/sda3/catkin_ws$ rossrv show std_srvs/Trigger
---
bool success
string message

三、快速体验service机制

1. 简单示例一

项目目录：

bash 复制代码

yoyo@yoyo:/media/sda3/catkin_ws$ tree -L 5 src/service_hello_world/
src/service_hello_world/
├── CMakeLists.txt
├── include
│   └── service_hello_world
├── package.xml
├── src
│   ├── service_hello_world_client.cpp
│   └── service_hello_world_server.cpp
└── srv
    └── AddTwoInts.srv

1.1 创建并初始化功能包

bash 复制代码

yoyo@yoyo:/media/sda3/catkin_ws/src$ catkin_create_pkg service_hello_world roscpp rospy std_srvs std_msgs message_generation
Created file service_hello_world/package.xml
Created file service_hello_world/CMakeLists.txt
Created folder service_hello_world/include/service_hello_world
Created folder service_hello_world/src
Successfully created files in /media/sda3/catkin_ws/src/service_hello_world. Please adjust the values in package.xml.

创建后，目录结构如下：

bash 复制代码

yoyo@yoyo:/media/sda3/catkin_ws/src$ tree -L 3 service_hello_world/
service_hello_world/
├── CMakeLists.txt
├── include
│   └── service_hello_world
├── package.xml
└── src

1.2 创建 srv 文件

在srv目录下创建 AddTwoInts.srv 文件：

bash 复制代码

int64 a
int64 b
---
int64 sum

1.3 修改 `package.xml` 文件

新增一下两行，一个是编译依赖，一个是运行依赖。

xml 复制代码

<build_depend>message_generation</build_depend>
<exec_depend>message_runtime</exec_depend>

1.4 修改 `CMakeLists.txt`

在 find_package 中添加 message_generation 包依赖：

cmake 复制代码

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  roscpp
  rospy
  std_srvs
  std_msgs # 新增
  message_generation  # 新增
)

在 add_service_files 中添加srv文件：

cmake 复制代码

# 取消注释并新增.srv文件
# 无须添加.srv文件路径，编译时会自动查找功能包下的srv文件
add_service_files(
  FILES
  AddTwoInts.srv  # 新增
)

在 generate_messages 中添加生成信息的依赖包std_msgs：

bash 复制代码

# 取消注释
generate_messages(
  DEPENDENCIES
  std_msgs  # Or other packages containing msgs
)

在 catkin_package 中添加 message_runtime 依赖包：

bash 复制代码

# 取消注释
catkin_package(
#  INCLUDE_DIRS include
#  LIBRARIES service_hello_world
 CATKIN_DEPENDS roscpp rospy std_srvs std_msgs message_runtime
#  DEPENDS system_lib
)

添加依赖：

cmake 复制代码

add_executable(${PROJECT_NAME}_server src/service_hello_world_server.cpp)
target_link_libraries(${PROJECT_NAME}_server
  ${catkin_LIBRARIES}
)

cmake 复制代码

add_executable(${PROJECT_NAME}_client src/service_hello_world_client.cpp)
target_link_libraries(${PROJECT_NAME}_client
  ${catkin_LIBRARIES}
)

1.5 编写server

在 src 路径下，创建 service_hello_world_server.cpp 以实现服务端：

c++ 复制代码

#include <ros/ros.h>
#include <service_hello_world/AddTwoInts.h>
 
// 服务处理函数。当收到请求时，ROS会调用这个函数。
// 函数的返回值是 bool 类型，如果成功处理返回 true，否则返回 false。
// 参数是请求对象(req)和响应对象(res)的引用。
bool add(service_hello_world::AddTwoInts::Request &req, service_hello_world::AddTwoInts::Response &res)
{
    // 从请求对象中取出数据
    res.sum = req.a + req.b;
 
    // ROS_INFO 用于在终端打印日志信息，类似于C++的cout
    ROS_INFO("请求: x=%ld, y=%ld", (long int)req.a, (long int)req.b);
    ROS_INFO("发送响应: sum=%ld", (long int)res.sum);
 
    return true; // 表示服务成功执行
}
 
int main(int argc, char **argv)
{
    setlocale(LC_ALL,"");
    // 1. 初始化ROS节点
    ros::init(argc, argv, "add_two_ints_server");
 
    // 2. 创建节点句柄
    ros::NodeHandle n;
 
    // 3. 创建一个名为 "add_two_ints" 的服务
    //    它会调用 add 函数来处理请求
    ros::ServiceServer service = n.advertiseService("add_two_ints", add);
 
    ROS_INFO("服务已就绪，等待客户端请求...");
 
    // 4. 进入循环，等待回调函数的触发
    ros::spin();
 
    return 0;
}

1.6 编写client

在 src 路径下，创建 service_hello_world_client.cpp 以实现客户端：

c++ 复制代码

#include <ros/ros.h>
#include <service_hello_world/AddTwoInts.h>
#include <cstdlib> // 用于 atoll 函数
 
int main(int argc, char **argv)
{
    setlocale(LC_ALL,"");
    // 初始化ROS节点
    ros::init(argc, argv, "add_two_ints_client");
 
    // 检查命令行参数是否正确
    if (argc != 3)
    {
        ROS_INFO("用法: add_two_ints_client X Y");
        return 1;
    }
 
    // 创建节点句柄
    ros::NodeHandle n;
 
    // 创建一个客户端，连接到名为 "add_two_ints" 的服务
    // serviceClient 会一直尝试连接，直到成功
    ros::ServiceClient client = n.serviceClient<service_hello_world::AddTwoInts>("add_two_ints");
 
    // 创建一个服务对象 srv
    service_hello_world::AddTwoInts srv;
    // 将命令行参数转换为 long long (int64) 并填充到请求中
    srv.request.a = atoll(argv[1]);
    srv.request.b = atoll(argv[2]);
 
    // 调用服务
    // client.call() 是一个阻塞操作。它会发送请求并等待，直到收到响应。
    // 如果服务调用成功，call() 返回 true，响应数据会填充到 srv.response 中。
    // 如果失败，call() 返回 false。
    client.waitForExistence();
    if (client.call(srv))
    {
        ROS_INFO("响应 Sum: %ld", (long int)srv.response.sum);
    }
    else
    {
        ROS_ERROR("调用服务失败");
        return 1;
    }
 
    return 0;
}

1.7 catkin_make编译

bash 复制代码

# 编译
catkin_make --pkg service_hello_world

# 清理
catkin_make clean

1.8 启动roscore

bash 复制代码

# 设置环境变量
source devel/setup.bash

# 启动ros Master
roscore

1.9 启动server/client

bash 复制代码

# 启动服务端
rosrun service_hello_world service_hello_world_server

# 启动客户端
rosrun service_hello_world service_hello_world_client

客户端输出：

bash 复制代码

yoyo@yoyo:/media/sda3/catkin_ws$ rosrun service_hello_world service_hello_world_client 15 3
[INFO] [1756950548.532127230]: 响应 Sum: 18

服务端输出：

bash 复制代码

yoyo@yoyo:/media/sda3/catkin_ws$ rosrun service_hello_world service_hello_world_server 
[INFO] [1756950535.043012525]: 服务已就绪，等待客户端请求...
[INFO] [1756950548.531915271]: 请求: x=15, y=3
[INFO] [1756950548.531974091]: 发送响应: sum=18

2. 简单示例二

04 ROS Client-Service-Server实例-阿里云开发者社区

以下仅记录关键步骤，其他步骤同示例一。

2.1 创建srv文件

在srv目录下创建 Person.srv 文件：

bash 复制代码

string name
uint8 age
uint8 sex

uint8 unknown = 0
uint8 male= 1
uint8 female= 2
---
string result

2.2 编写server

c 复制代码

/*
 /show_person   server
 ServiceDataType is learning_service::Person
*/
#include<ros/ros.h>
#include"learning_service/Person.h"

//Service CALLBACKFUNCTION 
bool PersonCallBackFunction(learning_service::Person::Request &req,learning_service::Person::Response &res)
{
   
    //show request data
    ROS_INFO("Person name:%s age:%d sex:%d",req.name.c_str(),req.age,req.sex);

    //set response data
    res.result="response:OK";

    return true;
}

int main(int argc,char** argv)
{
   
    //ROSINIT
    ros::init(argc,argv,"person_server");

    //Create NodeHandle
    ros::NodeHandle n;

    //Create a server /show_person
    //register the CALLBACKFUNCTION
    //Server provide the Service /show_person
    //when server receive the request from Client
    //Server will call the CBF
    ros::ServiceServer person_service= n.advertiseService("/show_person",PersonCallBackFunction);

    //waiting for request and call the CBF
    ROS_INFO("READY TO SHOW PERSON INFORMATION");
    ros::spin();
    return 0;
}

2.3 编写client

c 复制代码

/*
This node will request service /show_person
ServiceDataType is learning_service::Person
*/

#include<ros/ros.h>
#include "learning_service/Person.h"

int main(int argc,char **argv)
{
   
    //ROSINIT
    ros::init(argc,argv,"person_client");

    //Create NodeHandle
    ros::NodeHandle n;

    //Searching for service /show_person 
    //Create a Client and connect it with service /show_person
    ros::service::waitForService("/show_person");
    ros::ServiceClient person_client = n.serviceClient<learning_service::Person>("/show_person");

    //Initialize the date which would be send to service /show_person
    learning_service::Person srv;
    srv.request.name="Herman123";
    srv.request.age=20;
    srv.request.sex=learning_service::Person::Request::male;

    //send request to Service /show_person
    ROS_INFO("Call service to show person[name:%s age:%d sex:%d]",srv.request.name.c_str(),srv.request.age,srv.request.sex);
    person_client.call(srv);

    //show the response
    ROS_INFO("Result:%s",srv.response.result.c_str());
    return 0;
}

3. 自定义复杂srv

3.1 创建srv文件

在srv目录下创建 ComplexService.srv 文件：

bash 复制代码

# ComplexService.srv

# 请求部分：自定义嵌套消息
UserInfo user_info   # 用户信息

---
# 响应部分：自定义响应消息
ResponseInfo response_info  # 响应信息

3.2 自定义msg消息类型

在 msg 目录下创建 UserInfo.msg 文件：

bash 复制代码

# UserInfo.msg
string name
int32 age
string address

在 msg 目录下创建 ResponseInfo.msg 文件：

bash 复制代码

# ResponseInfo.msg
bool success
string message

3.3 修改 `package.xml` 文件

xml 复制代码

<build_depend>message_generation</build_depend>
<exec_depend>message_runtime</exec_depend>

3.4 修改 `CmakeLists.txt` 文件

cmake 复制代码

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  roscpp
  rospy
  std_msgs
  message_generation
)

# 添加自定义服务和消息文件
add_service_files(
  FILES
  ComplexService.srv
)

add_message_files(
  FILES
  UserInfo.msg
  ResponseInfo.msg
)

generate_messages(
  DEPENDENCIES
  std_msgs
)

catkin_package(
  CATKIN_DEPENDS roscpp rospy std_msgs message_runtime
)

3.5 编写Server

c 复制代码

/*
 /show_person   server
 ServiceDataType is learn_service::Person
*/
#include <ros/ros.h>
#include <learn_service/Person.h>

//Service CALLBACKFUNCTION 
bool PersonCallBackFunction(learn_service::Person::Request &req,learn_service::Person::Response &res)
{
   
    //show request data
    ROS_INFO("Person name:%s age:%d sex:%d",req.name.c_str(),req.age,req.sex);

    //set response data
    res.result="response:OK";

    return true;
}

int main(int argc,char** argv)
{
   
    //ROSINIT
    ros::init(argc,argv,"person_server");

    //Create NodeHandle
    ros::NodeHandle n;

    //Create a server /show_person
    //register the CALLBACKFUNCTION
    //Server provide the Service /show_person
    //when server receive the request from Client
    //Server will call the CBF
    ros::ServiceServer person_service= n.advertiseService("/show_person",PersonCallBackFunction);

    //waiting for request and call the CBF
    ROS_INFO("READY TO SHOW PERSON INFORMATION");
    ros::spin();
    return 0;
}

3.6 编写Client

c 复制代码

#include <ros/ros.h>
#include <learn_service/ComplexService.h>

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

  ros::ServiceClient client = n.serviceClient<learn_service::ComplexService>("complex_service");
  learn_service::ComplexService srv;

  // 填充请求
  srv.request.user_info.name = "John Doe";
  srv.request.user_info.age = 25;
  srv.request.user_info.address = "1234 Main St, Some City";

  if (client.call(srv)) {
    ROS_INFO("Response: %s", srv.response.response_info.message.c_str());
  } else {
    ROS_ERROR("Failed to call service complex_service");
  }

  return 0;
}

快速体验ROS通信之服务(Service)机制

一、参考资料

二、rosservice相关介绍

1. topic vs. service

2. service适用场景

3. Master/Server/Client角色

4. service通讯流程

5. rosservice常用指令

6. 常用srv类型

AddTwoInts.srv

Empty.srv

GetMap.srv

GetPlan.srv

SetBool.srv

SetCameraInfo.srv

SetMap.srv

TalkerListener.srv

Trigger.srv

7. srv 文件

三、快速体验service机制

1. 简单示例一

1.1 创建并初始化功能包

1.2 创建 srv 文件

1.3 修改 package.xml 文件

1.4 修改 CMakeLists.txt

1.5 编写server

1.6 编写client

1.7 catkin_make编译

1.8 启动roscore

1.9 启动server/client

2. 简单示例二

2.1 创建srv文件

2.2 编写server

2.3 编写client

3. 自定义复杂srv

3.1 创建srv文件

3.2 自定义msg消息类型

3.3 修改 package.xml 文件

3.4 修改 CmakeLists.txt 文件

3.5 编写Server

3.6 编写Client

1.3 修改 `package.xml` 文件

1.4 修改 `CMakeLists.txt`

3.3 修改 `package.xml` 文件

3.4 修改 `CmakeLists.txt` 文件