参考： ROS探索总结（三十二）——action actionlib_tutorials/Tutorials github code

1. 动作 Action 通信机制

前面介绍了 service 通信机制，服务机制常用于同步的请求/响应交互方式，客户端向服务端发出请求，在等待响应期间会强行阻塞程序，因而完全无法获知服务端的处理进度，更不能取消或变更请求。这给我们带来了很大的不便，尤其是需要较长时间才能完成的复杂任务。为解决这个问题，ros 引入了一种基于 ros 消息的高级协议——动作。

action 也是一种类似于 service 的服务端/客户端问答通信机制，不一样的地方是action还带有一个反馈机制，可以周期性的反馈任务的实施进度，而且可以在任务实施过程中，中止运行。 client和server之间通过actionlib定义的“action protocol”进行通讯。这种通讯协议是基于ROS的消息机制实现的，为用户提供了client和server的接口，接口如下图所示： client向server端发布任务目标以及在必要的时候取消任务，server会向client发布当前的状态、实时的反馈和最终的任务结果。

goal：任务目标cancel：请求取消任务status：通知client当前的状态feedback：周期反馈任务运行的监控数据result：向client发送任务的执行结果，这个topic只会发布一次。

动作机制是异步的，运行服务端和客户端采用无阻塞的编程方式。在机器人应用中，执行一个时长不定，目标引导的新任务是很常见的，如 goto_position，clean_the_house。在任何情况下，当需要执行一个任务时，action 可能都是最佳选择。虽然动作需要写更多的代码，但却比服务更强大，扩展性更好。因此，每当你想使用服务时，都应当考虑一下，是否可以替换为动作。

2. 自定义 action

动作定义文件中包含了动作的目标，结果，和反馈的消息格式。通常放在 package 的 action 文件夹下，文件扩展名为.action。 示例：定义一个定时器动作：Timer.action。这个定时器会进行倒计时，并在倒计时停止时发出结果信号告诉我们总的计数时长，倒计时过程中会定期反馈剩余时间。

# This is an action definition file, which has three parts: the goal, the # result, and the feedback. # 1. the goal, to be sent by the client # The amount of time we want to wait duration time_to_wait --- # 2: the result, to be sent by the server upon completion # How much time we waited duration time_elapsed # How many updates we provided along the way uint32 updates_sent --- # 3: the feedback, to be sent periodically by the server during execution. # The amount of time that has elapsed from the start duration time_elapsed # The amount of time remaining until we're done duration time_remaining

在CMakeLists.txt文件中添加如下的编译规则：

find_package(catkin REQUIRED actionlib_msgs) add_action_files(DIRECTORY action FILES Timer.action) generate_messages(DEPENDENCIES actionlib_msgs std_msgs) catkin_package(CATKIN_DEPENDS actionlib_msgs)

还需要在功能包的package.xml中添加：

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

编译完成后会在 devel 文件夹产生一系列的.msg文件: TimerAction.msg TimerActionGoal.msg TimerActionResult.msg TimerActionFeedback.msg TimerGoal.msg TimerResult.msg TimerFeedback.msg

3. 动作server和client的简单示例

3.1 使用 SimpleActionServer 编写一个简单的动作服务器

动作与话题和服务一样，都使用回调机制，即回调函数会在收到消息时被唤醒和调用。直接使用 actionlib 包的SimpleActionServer类可以简化编程，只需定义收到目标时的回调函数。回调函数会根据目标来操作定时器，并在操作结束后返回一个结果。 服务端实现了服务器执行任务的反馈信息，中断抢占功能。具体实现较为简单，反馈信息通过发布反馈的消息实现，中断抢占通过注册中断毁掉函数实现。 simple_action_server.py

#! /usr/bin/env python import rospy import time import actionlib from basics.msg import TimerAction, TimerGoal, TimerResult # 定义回调函数，在服务端收到一个新目标时被执行。 def do_timer(goal): # goal 是一个 TimerGoal 类型的对象，其成员为 Timer.action的 goal 部分的内容(time_to_wait) start_time = time.time() time.sleep(goal.time_to_wait.to_sec()) # 将 time_to_wait 对象从ros的 duration 类型转换为秒 result = TimerResult() # 构造结果消息，对应类型为 TimerResult，成员即 Timer.action的 result 部分的内容(time_elapsed,updates_sent) result.time_elapsed = rospy.Duration.from_sec(time.time() - start_time) result.updates_sent = 0 server.set_succeeded(result) rospy.init_node('timer_action_server') # 节点命名，初始化 # 创建 SimpleActionServer， # 'timer'为动作服务器的名称，这个名称会成为其所有子话题的命名空间，TimerAction为动作服务器的类型， # do_timer 为目标的回调函数，False 参数表示关闭动作服务器的自动启动功能。 server = actionlib.SimpleActionServer('timer', TimerAction, do_timer, False) server.start() # 启动动作服务器 rospy.spin() # 进入 spin（）循环，等待目标到来。

注：动作服务器的自动启动功能应当始终处于禁用状态。否则会造成竞争问题，从而导致奇怪的错误发生，这是 ros 的 bug。

启动动作服务器：rosrun pkg_name simple_action_server.py

rostopic list # 查看话题列表 rostopic info /timer/goal # 查看话题详细信息 rosmsg show TimerActionGoal rosmsg show TimerGoal

可以看到 TimerActionGoal 比 TimerGoal 多了许多内容。这些额外信息是服务端和客户端用来追踪动作执行状态的。不过，在目标传入服务器端的回调函数之前，这些信息已经被去除了。

一般来说，使用 actionlib 包的程序库，不需要访问名字中含有 Action 的类型。单纯的 Goal，Result，Feedback 已经够用了。

3.2. 使用 SimpleActionClient 编写一个简单的动作客户端

直接使用 actionlib 包的 SimpleActionClient 类作为客户端。向服务端发送一个目标，并等待结果的到来。

simple_action_client.py

#! /usr/bin/env python import rospy import actionlib from basics.msg import TimerAction, TimerGoal, TimerResult rospy.init_node('timer_action_client') client = actionlib.SimpleActionClient('timer', TimerAction) # 动作服务器的名称和动作的类型，必须与服务端的名称相匹配。 client.wait_for_server() # 阻塞程序，等待动作服务器启动. goal = TimerGoal() goal.time_to_wait = rospy.Duration.from_sec(5.0) client.send_goal(goal) # 将 goal 发送给服务端 client.wait_for_result() # 阻塞，等待服务器结果 print('Time elapsed: %f'%(client.get_result().time_elapsed.to_sec()))

启动动作客户端：rosrun pkg_name simple_action_client.py 等待 5s 会看到print结果信息：Time elapsed: 5.001044

c++程序讲解示例：ROS学习笔记六：action-server/action-client.

4. 复杂的动作 server 和 client 示例

第三节的简单动作示例与服务非常相似。实际上动作与服务的主要区别在于动作的异步特性。下面的示例实现了终止目标，处理打断请求（客户端在前一个动作还在执行的过程中，发送了一个新的目标）和实时反馈等功能。

4.1 action 服务端

fancy_action_server.py

#! /usr/bin/env python import rospy import time import actionlib from basics.msg import TimerAction, TimerGoal, TimerResult, TimerFeedback # 由于要提供反馈，增加了 TimerFeedback 消息类型 def do_timer(goal): start_time = time.time() update_count = 0 # 用于统计总共发布了多少反馈信息 # 错误检查。对于请求 time_to_wait 大于 60s的情形，显式调用set_aborted()来终止目标执行.这个调用会向 client 发送一个消息，告知其本次目标已经终止。 if goal.time_to_wait.to_sec() > 60.0: result = TimerResult() result.time_elapsed = rospy.Duration.from_sec(time.time() - start_time) result.updates_sent = update_count server.set_aborted(result, "Timer aborted due to too-long wait") return # 进入循环，并在循环中进行间断的休眠等待。 # 这样的休眠方式可以在动作的执行过程中进行一些操作，例如检查是否发生打断，提供反馈等。 while (time.time() - start_time) < goal.time_to_wait.to_sec(): if server.is_preempt_requested(): # 检查是否发生中断 result = TimerResult() result.time_elapsed = rospy.Duration.from_sec(time.time() - start_time) result.updates_sent = update_count server.set_preempted(result, "Timer preempted") return feedback = TimerFeedback() # 反馈 feedback.time_elapsed = rospy.Duration.from_sec(time.time() - start_time) feedback.time_remaining = goal.time_to_wait - feedback.time_elapsed server.publish_feedback(feedback) # 向客户端发生反馈信息 update_count += 1 # 统计反馈次数 time.sleep(1.0) # 其实这种休眠方式并不好，因为这样很容易导致实际休眠时长超出请求时长。 result = TimerResult() # 结果 result.time_elapsed = rospy.Duration.from_sec(time.time() - start_time) result.updates_sent = update_count server.set_succeeded(result, "Timer completed successfully") rospy.init_node('timer_action_server') server = actionlib.SimpleActionServer('timer', TimerAction, do_timer, False) server.start() rospy.spin()

4.2 客户端

fancy_action_client.py

#! /usr/bin/env python import rospy import time import actionlib from basics.msg import TimerAction, TimerGoal, TimerResult, TimerFeedback # 回调函数，当收到feedback 消息时会被执行。 def feedback_callback(feedback): print('[Feedback] Time elapsed: %f'%(feedback.time_elapsed.to_sec())) print('[Feedback] Time remaining: %f'%(feedback.time_remaining.to_sec())) rospy.init_node('timer_action_client') client = actionlib.SimpleActionClient('timer', TimerAction) client.wait_for_server() goal = TimerGoal() goal.time_to_wait = rospy.Duration.from_sec(5.0) # 解除下一行注释，测试服务器主动终止（server-side abort）: # goal.time_to_wait = rospy.Duration.from_sec(500.0) # 将回调函数作为feedback_cd关键词的参数，传入 send_geal，完成回调的注册 client.send_goal(goal, feedback_cb=feedback_callback) # 解除下列两行注释，测试中断（test preemption）: #time.sleep(3.0) #client.cancel_goal() # 取消任务目标 client.wait_for_result() # 返回结果后，打印信息 print('[Result] State: %d'%(client.get_state())) # 本次目标执行的结果状态（PREEMPTED=2，SUCCEED=3,ABORTED=4） print('[Result] Status: %s'%(client.get_goal_status_text())) # 服务端发送的状态字符串 print('[Result] Time elapsed: %f'%(client.get_result().time_elapsed.to_sec())) print('[Result] Updates sent: %d'%(client.get_result().updates_sent))