ROS actionlib學習（一）

　　actionlib是ROS中一個很重要的功能包集合，盡管在ROS中已經提供了srevice機制來滿足請求—響應式的使用場景，但是假如某個請求執行時間很長，在此期間用戶想查看執行的進度或者取消這個請求的話，service機制就不能滿足了，但是actionlib可滿足用戶這種需求。例如，控制機器人運動到地圖中某一目標位置，這個過程可能復雜而漫長，執行過程中還可能強制中斷或反饋信息，這時actionlib就能大展伸手了。

    actionlib使用client-server工作模式，ActionClient 和ActionServer通過"ROS Action Protocol"進行通信，"ROS Action Protocol"以ROS消息方式進行傳輸。此外ActionClient 和ActionServer給用戶提供了一些簡單的接口，用戶使用這些接口可以完成goal請求（client-side）和goal執行（server-side）。

　　ActionClient 和ActionServer之間使用action protocol通信，action protocol就是預定義的一組ROS message，這些message被放到ROS topic上在 ActionClient 和ActionServer之間進行傳實現二者的溝通。

　　ROS Messages：

• goal - Used to send new goals to servers. 代表一個任務，可以被ActionClient發送到ActionServer。比如在MoveBase中，它的類型是PoseStamped，包含了機器人運動目標位置的信息。

• cancel - Used to send cancel requests to servers

• status - Used to notify clients on the current state of every goal in the system

• feedback - Used to send clients periodic auxiliary information for a goal. 服務端定期告知Client當前Goal執行過程中的情況。在Move Base案例中，它表示機器人當前姿態。

• result - Used to send clients one-time auxiliary information upon completion of a goal

 

　　ROS系統在action文件（文件名后綴為.action）中定義了上述goal、result、feedback等消息。The .action file has the goal definition, followed by the result definition, followed by the feedback definition, with each section separated by 3 hyphens (---). 

　　下面是一個示意的例子，在./action/DoDishes.action文件中對洗碗這一任務進行定義：goal為使用某一洗碗機洗碗，result為總共洗好的碗數目，feedback為洗碗進度。

# Define the goal
uint32 dishwasher_id  # Specify which dishwasher we want to use
---
# Define the result
uint32 total_dishes_cleaned
---
# Define a feedback message
float32 percent_complete

 　　下面在catkin_ws/src目錄下創建一個測試package：

catkin_create_pkg actionlib_test roscpp std_msgs actionlib actionlib_msgs message_generation rospy

　　在package的CMakeLists.txt文件中加入下面這幾行：

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

　　注意如果使用catkin_create_pkg創建包時沒有添加actionlib相關的依賴項，要將上面CMakeLists中第一行的注釋去掉，另外還要在package.xml文件中加入下面幾行。因為我們在創建包時就添加好了相關依賴，所以這一步驟可以省略。

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

　　使用catkin_make編譯即可查看生成的消息文件，這些消息之后將會用於ActionClient 和 ActionServer間的通信。

　　另外可以看到，在devel/include/actionlib_test/中生成了相關的頭文件：

 

 C++ SimpleActionClient 

　　client示例代碼client.cpp如下，它會等待Server連接，發送Goal，獲取狀態。SimpleActionClient完整的API可以參考C++ SimpleActionClient

#include <actionlib_test/DoDishesAction.h> 
#include <actionlib/client/simple_action_client.h>

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

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

  Client client("do_dishes", true); // true -> don't need ros::spin()
  client.waitForServer(); // Waits for the ActionServer to connect to this client
  actionlib_test::DoDishesGoal goal;
  // Fill in goal here
  client.sendGoal(goal); // Sends a goal to the ActionServer
  client.waitForResult(ros::Duration(5.0)); // Blocks until this goal finishes if (client.getState() == actionlib::SimpleClientGoalState::SUCCEEDED)
    printf("Yay! The dishes are now clean\n");
  printf("Current State: %s\n", client.getState().toString().c_str());
  return 0;
}

 C++ SimpleActionServer 

　　服務端代碼server.cpp如下，SimpleActionServert完整的API可以參考 C++ SimpleActionServer

#include <actionlib_test/DoDishesAction.h> 
#include <actionlib/server/simple_action_server.h>

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

void execute(const actionlib_test::DoDishesGoalConstPtr& goal, Server* as) 
{
  // Do lots of awesome groundbreaking robot stuff here
  as->setSucceeded();
}

int main(int argc, char** argv)
{
  ros::init(argc, argv, "do_dishes_server");
  ros::NodeHandle n;
  Server server(n, "do_dishes", boost::bind(&execute, _1, &server), false);
  server.start();
  ros::spin();
  return 0;
}

　　在CMakeLists文件中加入下面這幾行：

add_executable(client   src/client.cpp)
add_executable(server   src/server.cpp)
target_link_libraries( client ${catkin_LIBRARIES})
target_link_libraries( server ${catkin_LIBRARIES})

　　使用catkin_make進行編譯完成后輸入指令rosrun actionlib_test server 運行server，通過rostopic list查看系統中的話題如下：

　　使用rqt_graph命令可以查看節點和消息的關系，可以看出server端會接收goal和cancel消息，並發出status、result、feedback消息：

　　接着輸入指令rosrun actionlib_test client 運行client，結果如下圖所示：

 

 Python SimpleActionClient 

　　除了C++也可以使用Python實現同樣的功能，client.py如下（API可以參考Python SimpleActionClient）：

#! /usr/bin/env python

import roslib
roslib.load_manifest('actionlib_test')
import rospy
import actionlib

from actionlib_test.msg import DoDishesAction, DoDishesGoal

if __name__ == '__main__':
    rospy.init_node('do_dishes_client')
    client = actionlib.SimpleActionClient('do_dishes', DoDishesAction)
    client.wait_for_server()

    goal = DoDishesGoal()
    # Fill in the goal here
    client.send_goal(goal)
    client.wait_for_result(rospy.Duration.from_sec(5.0))

 Python SimpleActionServer 

　　server.py程序如下（API可參考Python SimpleActionServer）：

#! /usr/bin/env python

import roslib
roslib.load_manifest('actionlib_test')
import rospy
import actionlib

from actionlib_test.msg import DoDishesAction

class DoDishesServer:
  def __init__(self):
    self.server = actionlib.SimpleActionServer('do_dishes', DoDishesAction, self.execute, False)
    self.server.start()

  def execute(self, goal):
    # Do lots of awesome groundbreaking robot stuff here
    self.server.set_succeeded()


if __name__ == '__main__':
  rospy.init_node('do_dishes_server')
  server = DoDishesServer()
  rospy.spin()

　　注意在運行程序前先用chmod +x命令給Python文件添加可執行權限：

 　　運行client.py和server.py，注意client.py運行就會返回：

 

 

參考：

actionlib

actionlib-Tutorials

actionlib-Detailed Description

actionlib的身世之謎

ROS基礎--Actionlib應用篇

ROS知識（15）----Actionlib的使用（一）