建立ROS訊息和ROS服務

本部落格是對http://wiki.ros.org/上ROS教程的學習總結，歡迎大家交流學習。本節詳細講解了如何建立並編譯ROS訊息和服務，以及rosmsg、rossrv和roscp命令列工具的使用。

1.訊息(msg)和服務(srv)介紹

• 訊息(msg): msg檔案就是一個描述ROS中所使用訊息型別的簡單文字。它們會被用來生成不同語言的原始碼。
• 服務(srv): 一個srv檔案描述一項服務。它包含兩個部分：請求和響應。

msg檔案存放在package的msg目錄下，srv檔案則存放在srv目錄下。msg檔案實際上就是每行宣告一個數據型別和變數名。可以使用的資料型別如下：

• int8, int16, int32, int64 (plus uint*)
• float32, float64
• string
• time, duration
• other msg files
• variable-length array[] and fixed-length array[C]

在ROS中有一個特殊的資料型別：Header，它含有時間戳和座標系資訊。在msg檔案的第一行經常可以看到Header header的宣告。
下面是一個msg檔案的樣例，它使用了Header，string，和其他另外兩個訊息型別：

Header header
string child_frame_id
geometry_msgs/PoseWithCovariance pose
geometry_msgs/TwistWithCovariance twist
 

srv檔案分為請求和響應兩部分，由’—’分隔。下面是srv的一個樣例：

int64 A
int64 B
---
int64 Sum

2. 使用 msg

2.1下面，將在之前建立的package裡定義新的訊息

$  cd ~/catkin_ws/src/beginner_tutorials
$  mkdir msg
$  echo "int64 num" > msg/Num.msg

上面是最簡單的例子——在.msg檔案中只有一行資料。當然，可以仿造上面的形式多增加幾行以得到更為複雜的訊息：

string first_name
string last_name
uint8 age
uint32
 
 score

接下來，還有關鍵的一步：要確保msg檔案被轉換成為C++，Python和其他語言的原始碼。檢視package.xml, 確保它包含一下兩條語句:

  <build_depend>message_generation</build_depend>
  <run_depend>message_runtime</run_depend>

如果沒有，新增進去。 注意，在構建的時候，只需要”message_generation”。然而，在執行的時候，只需要”message_runtime”。
在編輯器中開啟CMakeLists.txt檔案，在 CMakeLists.txt檔案中，利用find_packag函式，增加對message_generation的依賴，這樣就可以生成訊息了。 可以直接在COMPONENTS的列表裡增加message_generation，就像這樣：

# Do not just add this line to your CMakeLists.txt, modify the existing line
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS roscpp rospy std_msgs message_generation)

有時候，即使沒有呼叫find_package,也可以編譯通過。這是因為catkin把你所有的package都整合在一起，因此，如果有其他的package呼叫了find_package，此時package的依賴就會是同樣的配置。但是，在單獨編譯時，忘記呼叫find_package會很容易出錯。
同樣，需要確保設定了執行依賴：

catkin_package(
  ...
  CATKIN_DEPENDS message_runtime ...
  ...)

找到如下程式碼塊:

# add_message_files(
#   FILES
#   Message1.msg
#   Message2.msg
# )

去掉註釋符號#，用自己的.msg檔案替代Message*.msg，就像下邊這樣：

add_message_files(
  FILES
  Num.msg
)

手動新增.msg檔案後，要確保CMake知道在什麼時候重新配置自己的project。 確保添加了如下程式碼:

generate_messages()

現在，可以生成自己的訊息原始碼了。
2.2 使用 rosmsg
以上就是建立訊息的所有步驟。下面通過rosmsg show命令，檢查ROS是否能夠識訊息，基本用法：

rosmsg show [message type]

eg:

$  rosmsg show beginner_tutorials/Num

int64 num

在上邊的樣例中,訊息型別包含兩部分：

• beginner_tutorials – 訊息所在的package
• Num – 訊息名Num.
  如果忘記了訊息所在的package，你也可以省略掉package名。輸入：

$  rosmsg show Num
[beginner_tutorials/Num]:
int64 num

3. 使用 srv
3.1 建立一個srv
在剛剛那個package中建立一個服務：

$  roscd beginner_tutorials
$  mkdir srv

這次不再手動建立服務，而是從其他的package中複製一個服務。 roscp是一個很實用的命令列工具，它實現了將檔案從一個package複製到另外一個package的功能,基本用法：

roscp [package_name] [file_to_copy_path] [copy_path]

現在可以從rospy_tutorials package中複製一個服務檔案了：

$  roscp rospy_tutorials AddTwoInts.srv srv/AddTwoInts.srv

還有很關鍵的一步：要確保srv檔案被轉換成C++，Python和其他語言的原始碼。
現在認為，已經如前邊所介紹的，在CMakeLists.txt檔案中增加了對message_generation的依賴:

# Do not just add this line to your CMakeLists.txt, modify the existing line
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS roscpp rospy std_msgs message_generation)

(message_generation 對msg和srv都起作用)
同樣，跟msg檔案類似，也需要在package.xml檔案中做一些修改。檢視上邊的說明，增加額外的依賴項。
刪掉#，去除對下邊語句的註釋:

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

用自己的srv檔名替換掉那些Service*.srv檔案:

add_service_files(
  FILES
  AddTwoInts.srv
)

現在，生成了自己的服務原始碼了。
3.2 使用 rossrv
以上就是建立一個服務所需的所有步驟。下面通過rosmsg show命令，檢查ROS是否能夠識該服務，基本用法：

rossrv show <service type>

eg:

$  rossrv show beginner_tutorials/AddTwoInts
int64 a
int64 b
---
int64 sum

跟rosmsg類似, 也可以不指定具體的package名來查詢服務檔案：

$  rossrv show AddTwoInts
[beginner_tutorials/AddTwoInts]:
int64 a
int64 b
---
int64 sum
[rospy_tutorials/AddTwoInts]:
int64 a
int64 b
---
int64 sum

4. msg和srv都需要的步驟
接下來，在CMakeLists.txt中找到如下部分:

# generate_messages(
#   DEPENDENCIES
# #  std_msgs  # Or other packages containing msgs
# )

去掉註釋並附加上所有你訊息檔案所依賴的那些含有.msg檔案的package（這個例子是依賴std_msgs,不要新增roscpp,rospy)，結果如下:

generate_messages(
  DEPENDENCIES
  std_msgs
)

由於增加了新的訊息，所以我們需要重新編譯我們的package：

# In your catkin workspace
$  cd ../..
$  catkin_make
$  cd -

所有在msg路徑下的.msg檔案都將轉換為ROS所支援語言的原始碼。生成C++標頭檔案將會放置在~/catkin_ws/devel/include/beginner_tutorials/。Python指令碼語言會在 ~/catkin_ws/devel/lib/python2.7/dist-packages/beginner_tutorials/msg 目錄下建立。 lisp檔案會出現在 ~/catkin_ws/devel/share/common-lisp/ros/beginner_tutorials/msg/ 路徑下。

5.獲得幫助
已經接觸到不少的ROS工具了。有時候很難記住他們所需要的引數。還好大多數ROS工具都提供了幫助。
輸入:

$  rosmsg -h
Commands:
  rosmsg show Show message description
  rosmsg users  Find files that use message
  rosmsg md5  Display message md5sum
  rosmsg package  List messages in a package
  rosmsg packages List packages that contain messages

同樣你也可以獲得子命令的幫助：

$  rosmsg show -h
Usage: rosmsg show [options] <message type>

Options:
  -h, --help  show this help message and exit
  -r, --raw   show raw message text, including comments