ROS2_机器人节点模板01_(万字？)_基于动作的实现

事先声明
在typora上做笔记时曾发生过数据丢失的问题，同时在转传到csdn上的时候也有轻微的问题，图片以及mermaid图。如果看的不够清晰可以留言，我将视情况提供原版markdown文件。
一些建议

• 请在阅读这份笔记时充分利用目录

• 本笔记包含非常多拓展内容和衍生知识，你可以先阅读重要内容，再阅读这些其他内容，当然，充分了解这些内容是很有必要的，它们能帮助你了解这个对象和方法来源于哪里，我将如何使用它们.

• 本文基于markdown，你可以拷贝他们到自己的阅读器上，使用查找功能定位功能的表述部分(一般，我在介绍过一次之后不会再重复完整地提及，比如说GoalHandleMoveRobot)

• 充分利用mermaid图表，这是我倾注心血最多的地方.

• 尽量结合官方文档，本文可能含有错漏之处，请指出！

支持文档与教程

• [ros 2 documentation] 编写动作服务器和客户端 (c ++) 待校准@6753
• [fishros] 动作（Action）通信与自定义接口
• [古月居] 古月·ROS2入门21讲 | 带你认识一个全新的机器人操作系统
• Mermaid(1)流程图(flowcharts)使用详解
• Developing a ROS 2 package
• 【CMake】CMakeLists.txt的超傻瓜手把手教程（附实例源码）

官方文档

• ros2_api

• rclcpp master

• rclcpp_action master

动作(action)是什么？

action背景

• 话题：适用于节点间单向的、频繁的传输
• 服务：适用于节点间的双向的数据传输
• 参数：用于动态调整节点的设置
• 动作：智能地进行某一项复杂的任务（话题和服务的融合，同时可添加一些参数）

更详细点

我们在实际的机器人运动中。当我们希望控制机器人从一个出发点移动到一个重点，会存在以下的问题:

1. 你不知道机器人有没有处理移动到目标点的请求（不清楚服务端是否接收到了信号，同时进行处理）

2. 假设机器人收到了请求，但是你不知道机器人此时的位置和距离目标点的距离（没有反馈）

   • 我们之后可以基于反馈，添加更多的逻辑，譬如说躲避障碍

3. 假设机器人移动了一半，你想让机器人停下来，也没有办法通知机器人(单线程的服务，会阻塞程序的进行，此时我们要加入多线程)

更多的例子：

• 控制导航程序，控制机械臂运动、控制小海龟旋转

action组成

Action的三大组成部分：目标、反馈、结果

• 目标：Client告诉Server 需要做什么，Server需要对请求有响应，解决了通信问题
• 反馈：Server告诉Client 此时进度如何，解决了没有反馈的问题
• 结果：Server告诉Client 执行结果，结果最后从Client输出，用于表示任务的最终结果

话题、服务、参数、动作之间的关系

你可以这么认为

​ 话题和服务是构成完整节点的基石

• 参数是有服务构建出来的
• 动作是由话题和服务构建出来的

一个动作 = 三个服务+两个话题

• 服务

  1. 目标传递服务
  2. 结果传递服务
  3. 取消执行服务

• 话题

  1. 反馈话题(服务发布、客户端订阅)
  2. 状态话题(服务端发布、客户端订阅)

开始启动

程序结构

• 自定义通信接口 robot_control_interfaces

• 机器人节点 example_action_rclcpp

在example_action_rclcpp中包含的其他依赖

1. rclcpp_action rclcpp_action/rclcpp_action.hpp
2. rclcpp rclcpp/rclcpp.h

---

接口的建立

包的建立

使用下列命令来在chapt4_ws/src中建立自定义接口

cd chapt4_ws/
ros2 pkg create robot_control_interfaces --build-type ament_cmake --destination-directory src --maintainer-name "fishros" --maintainer-email "fishros@foxmail.com" --license Apache-2.0 --dependencies rosidl_default_generators

包建立的一般格式

ros2 pkg create <package_name> \
--build-type <build_type> \
--dependencies <dependency1> <dependency2> ... \
--destination-directory <directory> \
--node-name <node_name> \
--maintainer-name "<maintainer_name>" \
--maintainer-email "<maintainer_email>" \
--license <license_type> \
--description "<description>" \
--version <version> \
--url <url>

参数详细说明

1. <package_name>
   包名称。作为 ROS 2 中的唯一标识符。

2. --build-type <build_type>
   指定包的构建系统类型。

   • ament_cmake：C++ 项目使用。
   • ament_python：Python 项目使用。

3. --dependencies <dependency1> <dependency2> ...
   包的依赖项列表，用空格分隔。常用依赖：

   • rclcpp：C++ 客户端库。
   • rclpy：Python 客户端库。
   • std_msgs：标准消息包。
   • sensor_msgs：传感器消息包。

4. --destination-directory <directory>
   新包的创建目录。通常为工作空间的 src 目录。

5. --node-name <node_name>
   创建一个基础节点的源文件，文件名称与节点名称相同。适用于 C++ 和 Python。

6. --maintainer-name "<maintainer_name>"
   指定维护者姓名，将记录在 package.xml 文件中。

7. --maintainer-email "<maintainer_email>"
   指定维护者的电子邮箱地址，用于联系维护者。

8. --license <license_type>
   指定开源协议。常见的协议类型：

   • Apache-2.0：Apache 许可证 2.0。
   • MIT：MIT 许可证。
   • BSD-3-Clause：BSD 3-Clause 许可证。
   • GPL-3.0：GNU General Public License v3.0。

   例如：

   --license Apache-2.0
   

9. --description "<description>"
   包的描述信息，简要说明包的用途和功能。该描述将出现在 package.xml 中的 <description> 标签中。

   例如：

   --description "This package demonstrates parameter handling in ROS 2."
   

10. --version <version>
    指定包的版本号。默认版本为 0.0.0，可以通过此参数自定义。

    --version 1.0.0
    

11. --url <url>
    为包指定一个相关网址。

    例如：

    --url "https://github.com/username/repo_name" \
    --url "https://docs.example.com"
    

示例命令

以下是一个包含所有常用参数的示例命令：

ros2 pkg create example_parameters_rclcpp \
--build-type ament_cmake \
--dependencies rclcpp std_msgs sensor_msgs \
--destination-directory src \
--node-name parameters_basic \
--maintainer-name "John Doe" \
--maintainer-email "johndoe@example.com" \
--license Apache-2.0 \
--description "This package demonstrates parameter handling in ROS 2." \
--version 1.0.0 \
--url "https://github.com/johndoe/example_parameters_rclcpp" \
--url "https://johndoe.github.io/docs"

生成内容概述

运行上述命令后，ROS 2 将在指定目录中生成一个名为 example_parameters_rclcpp 的包，并自动包含以下内容：

• package.xml
  包含包的元数据信息，如包名称、版本、维护者、开源协议、依赖、描述和网址。

• CMakeLists.txt
  配置文件，用于 C++ 项目的构建，包括依赖链接等。

• parameters_basic.cpp
  基本的 ROS 2 节点源文件，用于快速启动开发。

• 其他文件
  包的标准结构文件，如 include 和 src 文件夹（如果为 C++ 项目），launch 文件夹（用于存放启动文件）等。

创建接口文件