ROS 服务创建与调用指南

介绍

ROS 服务（Service）是一种请求-响应模式的通信机制，适合一次性查询或控制操作（区别于持续发布的 Topic）。

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客户端 (Client)                    服务端 (Server)
     |                                  |
     |--- 请求 (Request) ------------->|
     |                                  | 处理逻辑
     |<-- 响应 (Response) -------------|

原理

通信模型

ROS 服务基于 TCP/IP 的同步 RPC（远程过程调用）机制：

服务端在 ROS Master 注册服务名和地址
客户端通过 ROS Master 查找服务端地址
客户端与服务端建立 TCP 直连
客户端发送请求，阻塞等待响应
服务端处理完成后返回响应，客户端解除阻塞

与 Topic 的对比

特性	Topic（话题）	Service（服务）
通信模式	发布-订阅（异步）	请求-响应（同步）
是否阻塞	否，持续发布	是，等待响应
数据流向	单向（发布者→订阅者）	双向（请求+响应）
适用场景	持续数据流（传感器、位姿）	一次性操作（查询、控制）
典型例子	点云、里程计、地图	获取变换、保存文件、重置状态

底层实现

服务定义文件 .srv 编译后自动生成 C++/Python 的请求和响应类
通信协议：roscpp 使用 TCPROS，rospy 使用 XML-RPC + TCPROS
服务端回调函数在 ROS spinner 线程中执行，多个请求会排队处理

作用

适用场景

状态查询：获取某个变量的当前值（如本项目的变换矩阵查询）
配置修改：运行时修改参数（如切换模式、调整阈值）
触发动作：执行一次性操作（如保存地图、重置系统）
同步确认：需要确认操作结果（如配准是否成功）

本项目中的应用

sequenceDiagram participant Other as 其他节点 participant MRLO as MRLO 节点 Other->>MRLO: get_transform(robot_id=1) MRLO->>MRLO: 从 drone_gicp_poses_ 读取 MRLO-->>Other: transform (Pose) Other->>Other: 使用变换矩阵转换坐标系

外部节点（如导航、规划模块）需要知道各机器人相对于 robot0 的坐标变换，通过服务按需获取，避免不必要的持续订阅。

完整步骤

1. 定义 .srv 文件

在 srv/ 目录下创建服务定义文件，格式为：

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# 请求部分（--- 之上）
类型 字段名
---
# 响应部分（--- 之下）
类型 字段名

示例：srv/GetTransform.srv

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# Request
int32 robot_id
---
# Response
bool success
string message
geometry_msgs/Pose transform

常用类型：int32, float64, bool, string, geometry_msgs/Pose, sensor_msgs/PointCloud2

2. 修改 CMakeLists.txt

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# ① find_package 中已包含 message_generation（通常已有）

# ② 添加服务文件
add_service_files(
  FILES
  GetTransform.srv
)

# ③ generate_messages 中确保依赖完整
generate_messages(
  DEPENDENCIES
  std_msgs
  geometry_msgs    # 如果 srv 用了 geometry_msgs 类型
)

3. 修改 package.xml

确认已有以下依赖（通常创建包时自动生成）：

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

4. 服务端实现（C++）

头文件：

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#include <your_package/YourService.h>  // 自动生成

// 类成员
ros::ServiceServer service_server_;
bool serviceCallback(your_package::YourService::Request& req,
                     your_package::YourService::Response& res);

构造函数中注册：

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service_server_ = nh_.advertiseService("service_name",
                                        &ClassName::serviceCallback, this);

回调实现：

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bool ClassName::serviceCallback(your_package::YourService::Request& req,
                                 your_package::YourService::Response& res) {
    // 读取请求
    int id = req.robot_id;

    // 处理逻辑
    if (success) {
        res.success = true;
        res.message = "OK";
        // 填充其他响应字段...
    } else {
        res.success = false;
        res.message = "Error: xxx";
    }

    return true;  // 返回 false 会关闭服务
}

5. 客户端调用

Python 方式

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#!/usr/bin/env python3
import rospy
from your_package.srv import YourService

rospy.init_node('my_client')

# 等待服务上线
rospy.wait_for_service('service_name')

# 调用
try:
    proxy = rospy.ServiceProxy('service_name', YourService)
    resp = proxy(robot_id=1)  # 参数名对应 srv 中的 Request 字段

    if resp.success:
        print(resp.transform)
    else:
        print("Failed:", resp.message)
except rospy.ServiceException as e:
    print("Service call failed:", e)

C++ 方式

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#include <your_package/YourService.h>

your_package::YourService srv;
srv.request.robot_id = 1;

if (ros::service::call("service_name", srv)) {
    if (srv.response.success) {
        // 使用 srv.response.transform
    }
}

命令行方式

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# 查看服务类型
rosservice type /service_name

# 调用（自动补全参数）
rosservice call /service_name "robot_id: 1"

调试技巧

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# 列出所有服务
rosservice list

# 查看服务类型
rosservice type /get_transform

# 查看服务详细信息（包含请求/响应字段）
rossrv show multi_robot_loop_optimization/GetTransform

常见问题

问题	原因	解决
`ImportError: No module named yaml`	shebang 用了 python2	改为 `#!/usr/bin/env python3`
服务调用超时	服务端未启动	确认 mrlo_node 已运行
`rosservice call` 报参数错误	参数格式不对	用 Tab 键自动补全
编译找不到 srv 头文件	CMakeLists 未配置	检查 `add_service_files` 和 `generate_messages`

参考

ROS Wiki Services：http://wiki.ros.org/Services
ROS Wiki Writing a Simple Service and Client (C++)：http://wiki.ros.org/ROS/Tutorials/WritingServiceClient(c%2B%2B)
ROS Wiki Writing a Simple Service and Client (Python)：http://wiki.ros.org/ROS/Tutorials/WritingServiceClient(python)

介绍#

原理#

通信模型#

与 Topic 的对比#

底层实现#

作用#

适用场景#

本项目中的应用#

完整步骤#

1. 定义 .srv 文件#

2. 修改 CMakeLists.txt#

3. 修改 package.xml#

4. 服务端实现（C++）#

5. 客户端调用#

Python 方式#

C++ 方式#

命令行方式#

调试技巧#

常见问题#

参考#

介绍

原理