理解动作 (Understanding actions)¶
目标： 内省 (Introspect) ROS 2 中的动作。
教程等级： 初学者
时间： 15 分钟
目录
- 背景
- 先决条件
- 任务
- 1 设置
- 2 使用动作
- 3 ros2 node info
- 4 ros2 action list
- 5 ros2 action info
- 6 ros2 interface show
- 7 ros2 action send_goal
- 总结
- 下一步
- 相关内容
背景¶
动作 (Actions) 是 ROS 2 中的通信类型之一，专用于长时间运行的任务。它们由三部分组成：目标 (goal)、反馈 (feedback) 和 结果 (result)。
动作建立在话题 (topics) 和服务 (services) 之上。它们的功能类似于服务，但动作可以被取消。与服务只返回单个响应不同，动作还可以提供持续的反馈。
动作使用客户端-服务端模型，类似于发布者-订阅者模型（在话题教程中描述）。“动作客户端”节点向“动作服务端”节点发送目标，服务端确认目标并返回反馈流和结果。
先决条件¶
本教程使用 turtlesim 包。
一如既往，不要忘记在打开的每个新终端中 source ROS 2 环境。
任务¶
1 设置¶
启动两个 turtlesim 节点：/turtlesim 和 /teleop_turtle。
打开一个新的终端并运行：
打开另一个终端并运行：
2 使用动作¶
当您启动 /teleop_turtle 节点时，您将在终端中看到以下消息：
Use arrow keys to move the turtle.
Use G|B|V|C|D|E|R|T keys to rotate to absolute orientations. 'F' to cancel a rotation.
让我们关注第二行，它对应于一个动作。（第一条指令对应于“cmd_vel”话题，之前在话题教程中讨论过。）
注意字母键 G|B|V|C|D|E|R|T 在美式 QWERTY 键盘上围绕着 F 键形成一个“方框”（如果您使用的不是 QWERTY 键盘，请参阅此链接以进行对照）。围绕 F 的每个键的位置对应于 turtlesim 中的那个方向。例如，E 将把乌龟的方向旋转到左上角。
请注意运行 /turtlesim 节点的终端。每次按下这些键之一时，您都在向属于 /turtlesim 节点的动作服务端发送一个目标。该目标是让乌龟旋转以面向特定方向。一旦乌龟完成旋转，应该会显示一条传递目标结果的消息：
F 键将取消执行中的目标。
尝试按下 C 键，然后在乌龟完成旋转之前按下 F 键。在运行 /turtlesim 节点的终端中，您将看到消息：
不仅客户端（您在 teleop 中的输入）可以停止目标，服务端（/turtlesim 节点）也可以。当服务端选择停止处理目标时，称之为“中止 (abort)”目标。
尝试按下 D 键，然后在第一次旋转完成之前按下 G 键。在运行 /turtlesim 节点的终端中，您将看到消息：
此动作服务端选择中止第一个目标，因为它收到了一个新的目标。它也可以选择其他方式，比如拒绝新目标，或者在第一个目标完成后执行第二个目标。不要假设每个动作服务端在收到新目标时都会选择中止当前目标。
3 ros2 node info¶
要查看节点（在本例中为 /turtlesim）提供的动作列表，请打开一个新终端并运行命令：
/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:
该命令返回 /turtlesim 的订阅者、发布者、服务、动作服务端和动作客户端的列表。
注意 /turtlesim 的 /turtle1/rotate_absolute 动作位于 Action Servers（动作服务端）下。这意味着 /turtlesim 响应 /turtle1/rotate_absolute 动作并提供反馈。
/teleop_turtle 节点在 Action Clients（动作客户端）下有 /turtle1/rotate_absolute 名称，这意味着它发送该动作名称的目标。要查看这一点，请运行：
/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
4 ros2 action list¶
要识别 ROS 图中的所有动作，请运行命令：
这是目前 ROS 图中唯一的动作。正如您之前看到的，它控制乌龟的旋转。通过使用 ros2 node info <node_name> 命令，您也已经知道该动作有一个动作客户端（属于 /teleop_turtle）和一个动作服务端（属于 /turtlesim）。
4.1 ros2 action list -t¶
动作具有类型，类似于话题和服务。要查找 /turtle1/rotate_absolute 的类型，请运行命令：
在每个动作名称右侧的括号中（在本例中只有 /turtle1/rotate_absolute）是动作类型 turtlesim/action/RotateAbsolute。当您想要从命令行或代码执行动作时，将需要此信息。
5 ros2 action info¶
您可以使用以下命令进一步内省 /turtle1/rotate_absolute 动作：
这告诉了我们之前通过在每个节点上运行 ros2 node info 学到的内容：/teleop_turtle 节点有一个动作客户端，而 /turtlesim 节点有一个动作服务端，它们都针对 /turtle1/rotate_absolute 动作。
6 ros2 interface show¶
在您自己发送或执行动作目标之前，您还需要一条信息，即动作类型的结构。
回想一下，您在运行命令 ros2 action list -t 时识别了 /turtle1/rotate_absolute 的类型。在终端中输入以下命令及动作类型：
将返回：
# 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
此消息中第一个 --- 上方的部分是目标请求的结构（数据类型和名称）。下一部分是结果的结构。最后一部分是反馈的结构。
7 ros2 action send_goal¶
现在，让我们使用以下语法从命令行发送一个动作目标：
<values> 需要采用 YAML 格式。
关注 turtlesim 窗口，并在终端中输入以下命令：
Waiting for an action server to become available...
Sending goal:
theta: 1.57
Goal accepted with ID: f8db8f44410849eaa93d3feb747dd444
Result:
delta: -1.568000316619873
Goal finished with status: SUCCEEDED
您应该看到乌龟在旋转。
所有目标都有一个唯一的 ID，显示在返回消息中。您还可以看到结果，一个名为 delta 的字段，即与起始位置的位移。
要查看此目标的反馈，请向 ros2 action send_goal 命令添加 --feedback：
ros2 action send_goal /turtle1/rotate_absolute turtlesim/action/RotateAbsolute "{theta: -1.57}" --feedback
Sending goal:
theta: -1.57
Goal accepted with ID: e6092c831f994afda92f0086f220da27
Feedback:
remaining: -3.1268222332000732
Feedback:
remaining: -3.1108222007751465
…
Result:
delta: 3.1200008392333984
Goal finished with status: SUCCEEDED
您将持续收到反馈（剩余的弧度），直到目标完成。
总结¶
动作就像服务，允许您执行长时间运行的任务，提供定期反馈，并且是可取消的。
机器人系统可能会使用动作进行导航。动作目标可以告诉机器人移动到一个位置。当机器人导航到该位置时，它可以沿途发送更新（即反馈），并在到达目的地后发送最终结果消息。
Turtlesim 有一个动作服务端，动作客户端可以向其发送目标以旋转乌龟。在本教程中，您内省了该动作 /turtle1/rotate_absolute，以更好地了解动作是什么以及它们是如何工作的。
下一步¶
现在您已经涵盖了所有核心的 ROS 2 概念。这组教程中的最后几个将向您介绍一些使 ROS 2 使用更轻松的工具和技术，首先是使用 rqt_console 查看日志。
相关内容¶
您可以在此处阅读有关 ROS 2 中动作背后的设计决策的更多信息。