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機器人程式設計趣味實踐10-做個任務（行動）

這是ROS2中比服務更為複雜的基礎子產品。

白話一下：一個行動，可以時刻彙報進展，無法完成時可以變更或者取消，完成後會告知

  • Mission completed!

具體應用案例，如導航行為樹

機器人程式設計趣味實踐10-做個任務（行動）

這個後續細說，現在先從簡單的入手吧。

本節目标通過基礎案例掌握ROS2内部行動的基本使用。

預備知識

行動是 ROS 2 中的又一種通信類型，用于長時間運作的任務，由三部分組成：目标、回報和結果。行動建立在主題和服務上。 它們的功能類似于服務，但可以取消，還提供穩定的回報，而不同于傳回單一響應的服務。行動同樣使用用戶端-伺服器模型，類似于釋出者-訂閱者模型（在主題教程中進行了描述）。 “行動用戶端”節點向“動作伺服器”節點發送目标，該節點确認目标并傳回回報過程流和結果。

機器人程式設計趣味實踐10-做個任務（行動）

功能包要點

  1. ros2基礎包
  2. turtlesim包
  3. source

實踐

1 配置

運作如下兩個節點 /turtlesim 和 /teleop_turtle ：

  1. ros2 run turtlesim turtlesim_node
  2. ros2 run turtlesim turtle_teleop_key
機器人程式設計趣味實踐10-做個任務（行動）

2 基礎使用

可以看到右側啟動/teleop_turtle節點後，終端顯示如下：

使用方向鍵移動機器人.

使用 G|B|V|C|D|E|R|T 鍵使機器人轉相應角度. 'F' 鍵取消旋轉.

讓我們專注于第二行，它對應于一個行動。 （第一條指令對應于“cmd_vel”主題，之前在主題教程中讨論過。）請注意，字母鍵 G|B|V|C|D|E|R|T 在美國 QWERTY 鍵盤上的 F 鍵周圍形成一個“框”。 F 周圍的每個鍵的位置對應于turtlesim 中的方向。 例如，E 會将海龜的方向旋轉到左上角。

機器人程式設計趣味實踐10-做個任務（行動）

注意 /turtlesim 節點運作的終端。 每次按下其中一個鍵時，都會向作為 /turtlesim 節點一部分的動作伺服器發送一個目标。 目标是旋轉烏龜以使其朝向特定方向。 烏龜完成旋轉後，應顯示一條中繼目标結果的消息：

[INFO] [1622462396.650765434] [turtlesim]: 開啟二維機器人仿真節點 /turtlesim

[INFO] [1622462396.735890281] [turtlesim]: Spawning turtle [turtle1] at x=[9.855556], y=[7.388889], theta=[0.000000]

[INFO] [1622462694.049672436] [turtlesim]: Rotation goal completed successfully

如上對應：

if (fabs(normalizeAngle(static_cast<float>(orient_) - theta)) < 0.02)
      {
        RCLCPP_INFO(nh_->get_logger(), "Rotation goal completed successfully");
        rotate_absolute_goal_handle_->succeed(rotate_absolute_result_);
        rotate_absolute_goal_handle_ = nullptr;
        lin_vel_x_ = 0.0;
        lin_vel_y_ = 0.0;
        ang_vel_ = 0.0;
      }

複制

F 鍵将在執行過程中取消目标。

嘗試按 B 鍵，然後在海龜完成旋轉之前按 F 鍵。 在運作 /turtlesim 節點的終端中，将看到以下消息：

[INFO] [1622462850.641914700] [turtlesim]: Rotation goal canceled

如上對應：

if (rotate_absolute_goal_handle_->is_canceling())
    {
      RCLCPP_INFO(nh_->get_logger(), "Rotation goal canceled");
      rotate_absolute_goal_handle_->canceled(rotate_absolute_result_);
      rotate_absolute_goal_handle_ = nullptr;
      lin_vel_x_ = 0.0;
      lin_vel_y_ = 0.0;
      ang_vel_ = 0.0;
    }

複制

用戶端（在Teleop中的輸入）不僅可以停止目标，而且伺服器端（/turtlesim節點）也可以停止目标。 當伺服器端選擇停止處理一個目标時，稱為“中止”該目标。 嘗試按 D 鍵，然後在旋轉完成之前按 G 鍵。 在運作 /turtlesim 節點的終端中，将看到以下消息：

[WARN] [1622462989.905265647] [turtlesim]: Rotation goal received before a previous goal finished. Aborting previous goal

如上對應：

void Turtle::rotateAbsoluteAcceptCallback(const std::shared_ptr<RotateAbsoluteGoalHandle> goal_handle)
{
  // Abort any existing goal
  if (rotate_absolute_goal_handle_)
  {
    RCLCPP_WARN(nh_->get_logger(), "Rotation goal received before a previous goal finished. Aborting previous goal");
    rotate_absolute_goal_handle_->abort(rotate_absolute_result_);
  }
  rotate_absolute_goal_handle_ = goal_handle;
  rotate_absolute_feedback_.reset(new turtlesim::action::RotateAbsolute::Feedback);
  rotate_absolute_result_.reset(new turtlesim::action::RotateAbsolute::Result);
  rotate_absolute_start_orient_ = orient_;
}

複制

該行動伺服器選擇中止第一個目标，因為有了新目标。 可以選擇其他目标，例如拒絕新目标或在第一個目标完成後執行第二個目标。 不要假設每個行動伺服器在獲得新目标時都會選擇中止目前目标。

機器人程式設計趣味實踐10-做個任務（行動）

3 節點資訊

/turtlesim

  • Action Servers:

    /turtle1/rotate_absolute: turtlesim/action/RotateAbsolute

zhangrelay@ros2fun:~/RobSoft/turtlesim$ ros2 node info /turtlesim
/turtlesim
  Subscribers:
    /parameter_events: rcl_interfaces/msg/ParameterEvent
    /turtle1/cmd_vel: geometry_msgs/msg/Twist
  Publishers:
    /parameter_events: rcl_interfaces/msg/ParameterEvent
    /rosout: rcl_interfaces/msg/Log
    /turtle1/color_sensor: turtlesim/msg/Color
    /turtle1/pose: turtlesim/msg/Pose
  Service Servers:
    /clear: std_srvs/srv/Empty
    /kill: turtlesim/srv/Kill
    /reset: std_srvs/srv/Empty
    /spawn: turtlesim/srv/Spawn
    /turtle1/set_pen: turtlesim/srv/SetPen
    /turtle1/teleport_absolute: turtlesim/srv/TeleportAbsolute
    /turtle1/teleport_relative: turtlesim/srv/TeleportRelative
    /turtlesim/describe_parameters: rcl_interfaces/srv/DescribeParameters
    /turtlesim/get_parameter_types: rcl_interfaces/srv/GetParameterTypes
    /turtlesim/get_parameters: rcl_interfaces/srv/GetParameters
    /turtlesim/list_parameters: rcl_interfaces/srv/ListParameters
    /turtlesim/set_parameters: rcl_interfaces/srv/SetParameters
    /turtlesim/set_parameters_atomically: rcl_interfaces/srv/SetParametersAtomically
  Service Clients:

  Action Servers:
    /turtle1/rotate_absolute: turtlesim/action/RotateAbsolute
  Action Clients:

複制

/teleop_turtle

  • Action Clients:

    /turtle1/rotate_absolute: turtlesim/action/RotateAbsolute

zhangrelay@ros2fun:~/RobSoft/turtlesim$ ros2 node info /teleop_turtle 
/teleop_turtle
  Subscribers:
    /parameter_events: rcl_interfaces/msg/ParameterEvent
  Publishers:
    /parameter_events: rcl_interfaces/msg/ParameterEvent
    /rosout: rcl_interfaces/msg/Log
    /turtle1/cmd_vel: geometry_msgs/msg/Twist
  Service Servers:
    /teleop_turtle/describe_parameters: rcl_interfaces/srv/DescribeParameters
    /teleop_turtle/get_parameter_types: rcl_interfaces/srv/GetParameterTypes
    /teleop_turtle/get_parameters: rcl_interfaces/srv/GetParameters
    /teleop_turtle/list_parameters: rcl_interfaces/srv/ListParameters
    /teleop_turtle/set_parameters: rcl_interfaces/srv/SetParameters
    /teleop_turtle/set_parameters_atomically: rcl_interfaces/srv/SetParametersAtomically
  Service Clients:

  Action Servers:

  Action Clients:
    /turtle1/rotate_absolute: turtlesim/action/RotateAbsolute

複制

4 行動清單

  • ros2 action list

顯示如下：

/turtle1/rotate_absolute
  • ros2 action list -t

顯示如下：

/turtle1/rotate_absolute [turtlesim/action/RotateAbsolute]

5 行動資訊

  • ros2 action info /turtle1/rotate_absolute

顯示結果如下：

Action: /turtle1/rotate_absolute

Action clients: 1

/teleop_turtle

Action servers: 1

/turtlesim

6 行動接口消息

  • ros2 interface show turtlesim/action/RotateAbsolute

顯示如下：

# The desired heading in radians

float32 theta

---

# The angular displacement in radians to the starting position

float32 delta

---

# The remaining rotation in radians

float32 remaining

7 發送目标

通用格式：

ros2 action send_goal <action_name> <action_type> <values>

具體應用：

ros2 action send_goal /turtle1/rotate_absolute turtlesim/action/RotateAbsolute "{theta: 1.57}"

顯示結果如下：

Waiting for an action server to become available...

Sending goal:

theta: 1.57

Goal accepted with ID: 9e134c1c6d3d41bbac1aa20038487d07

Result:

delta: 1.5520031452178955

Goal finished with status: SUCCEEDED

注意，誤差大約0.02。可以修改機器人PID轉向提高精度留作思考題。

當然控制周期也可以好好研究一下哦^_^

機器人程式設計趣味實踐10-做個任務（行動）

如果需要看過程：

  • ros2 action send_goal /turtle1/rotate_absolute turtlesim/action/RotateAbsolute "{theta: 0.0}" --feedback 
Waiting for an action server to become available...
Sending goal:
     theta: 0.0

Feedback:
    remaining: -0.10079997777938843

Goal accepted with ID: e06e9a8bc25345e18ace2a0fdaa55b80

Feedback:
    remaining: -0.09919998049736023

....

Feedback:
    remaining: -0.0016000281320884824

Result:
    delta: 0.09919995069503784

Goal finished with status: SUCCEEDED

複制

總結

行動類似服務，允許執行長時間運作的任務、提供定時回報并且可以取消。

機器人系統可能會使用行動進行導航。 動作目标可以告訴機器人行進到一個位置。 機器人導航到該位置時，可以沿途發送更新（即回報），一旦到達目的地，它就會發送最終結果消息。

turtlesim 有一個行動伺服器，行動用戶端可以将目标發送到旋轉機器人。 在本教程中，學習行動 /turtle1/rotate_absolute，更好了解什麼是行動以及它們如何工作。

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