10. Action

หลังจากที่เราได้ศึกษา Service ในบทที่ 8 ซึ่งใช้สำหรับการ Request ข้อมูลและรอ Result แบบ Request-Response ไปแล้ว ในบทที่ 9 นี้ เราจะมาเรียนรู้เกี่ยวกับ Action ซึ่งเป็นกลไกการสื่อสารที่ช่วยให้สามารถ สั่งงานแบบใช้เวลาในการดำเนินการ (Long-Running Task) ได้ เช่น การนำทางหุ่นยนต์ไปยังตำแหน่งที่กำหนด, การควบคุมแขนกลให้หยิบจับวัตถุ, การดำเนินการที่ใช้เวลาหลายวินาที เช่น การสแกนพื้นที่หรือการคำนวณเส้นทาง บทนี้จะสาธิตวิธีการสร้างไฟล์และการใช้งาน Action เบื้องต้น ให้ผู้อ่านเข้าใจหลักการทำงานพื้นฐาน

10.1. ความเข้าใจเกี่ยวกับ Action ใน ROS 2

Action เป็นโครงสร้างที่ พัฒนาขึ้นมาจาก Service เพื่อรองรับงานที่ใช้เวลาในการดำเนินการนาน และต้องมี การอัปเดตสถานะระหว่างดำเนินงาน (Feedback)

• สำหรับ Service: Client จะส่ง Request แล้วรอ Result (แค่ Result เดียว)

• สำหรับ Action: Client ส่ง Goal Request →จะได้รับ Feedback ระหว่างทำงาน → และจะสิ้นสุดเมื่อ Server ส่ง Result กลับมา

องค์ประกอบของ Action องค์ประกอบของ ROS2 Service

องค์ประกอบ	คำอธิบาย
Action Server	Node ที่รับคำขอจาก Client และดำเนินการจนจบ
Action Client	Node ที่ร้องขอให้ Server ทำงาน และสามารถรับ Feedback ได้
Goal	ค่าที่ส่งไปให้ Server เพื่อกำหนดคำสั่ง
Feedback	ข้อมูลสถานะที่ Server ส่งกลับมาให้ Client ระหว่างดำเนินการ
Result	Result สุดท้ายของงาน

10.2. สร้าง Action Server

สร้างไฟล์ action_server.py

เขียนโค้ดลงในไฟล์ action_server.py จากนั้นกด Save

import time
import rclpy
from rclpy.node import Node
from rclpy.action import ActionServer
from example_interfaces.action import Fibonacci

def main():
    rclpy.init()
    node = Node('simple_fibo_server')

    def execute(goal_handle):
        n = goal_handle.request.order
        result = Fibonacci.Result()
        seq = [0, 1]
        for i in range(2, n):
            seq.append(seq[-1] + seq[-2])
            time.sleep(0.2)
        result.sequence = seq[:n]
        goal_handle.succeed()
        node.get_logger().info(f'Done: {result.sequence}')
        return result

    ActionServer(node, Fibonacci, 'fibonacci', execute)
    node.get_logger().info('Simple Fibonacci Server ready')
    rclpy.spin(node)
    rclpy.shutdown()

if __name__ == '__main__':
    main()

คำอธิบายโค้ด

1. นำเข้าโมดูลที่จำเป็น

import time
import rclpy
from rclpy.node import Node
from rclpy.action import ActionServer
from example_interfaces.action import Fibonacci 

• rclpy : ไลบรารีหลักของ ROS 2 สำหรับภาษา Python

• Node : ใช้ในการสร้างโหนด (Node) ของ ROS 2

• ActionServer : ใช้สร้าง Action Server

• Fibonacci : เป็น Action Type มาตรฐานจาก example_interfaces ใช้สำหรับทดสอบระบบ Action

2. สร้าง Action Server

def main():
    rclpy.init()
    node = Node('simple_fibo_server')

    def execute(goal_handle):
        n = goal_handle.request.order
        result = Fibonacci.Result()
        seq = [0, 1]
        for i in range(2, n):
            seq.append(seq[-1] + seq[-2])
            time.sleep(0.2)
        result.sequence = seq[:n]
        goal_handle.succeed()
        node.get_logger().info(f'Done: {result.sequence}')
        return result

    ActionServer(node, Fibonacci, 'fibonacci', execute)
    node.get_logger().info('Simple Fibonacci Server ready')
    rclpy.spin(node)
    rclpy.shutdown()

• rclpy.init() : เริ่มต้นการทำงานของ ROS 2

• node = Node('simple_fibo_server') : สร้างโหนดชื่อ simple_fibo_server

• ActionServer(...) : ใช้สร้าง Action Server โดยมีพารามิเตอร์หลักดังนี้

  • ชื่อโหนด (node)

  • ประเภทของ Action (Fibonacci)

  • ชื่อ Action ('fibonacci')

  • ฟังก์ชัน callback (execute) ที่ทำงานเมื่อได้รับ goal จาก client

3. ฟังก์ชัน execute (Callback)

    def execute(goal_handle):
        n = goal_handle.request.order
        result = Fibonacci.Result()
        seq = [0, 1]
        for i in range(2, n):
            seq.append(seq[-1] + seq[-2])
            time.sleep(0.2)
        result.sequence = seq[:n]
        goal_handle.succeed()
        node.get_logger().info(f'Done: {result.sequence}')
        return result

• goal_handle.request.order : รับค่าจำนวนลำดับของ Fibonacci จาก Client

• สร้างลิสต์ seq สำหรับเก็บผลลัพธ์ลำดับ Fibonacci

• ใช้ลูป for เพื่อคำนวณค่าลำดับที่เหลือ

• time.sleep(0.2) : หน่วงเวลาให้เห็นการทำงานแบบทีละขั้นตอน (เพื่อการสาธิต)

• goal_handle.succeed() : แจ้งว่า Action เสร็จสมบูรณ์

• return result : ส่งผลลัพธ์กลับไปยัง Client

4. ฟังก์ชัน execute (Callback)

if __name__ == '__main__':
    main()

• ใช้เพื่อเรียกฟังก์ชัน main() เมื่อไฟล์นี้ถูกรันโดยตรง

• ระบบจะเริ่มต้น Node และเปิด Action Server เพื่อรอรับคำสั่งจาก Client

สรุป โค้ดนี้เป็นตัวอย่าง Action Server ที่ใช้ example_interfaces/action/Fibonacci ซึ่งเป็น Action มาตรฐานใน ROS 2

• เมื่อ Client ส่ง Goal (เช่น จำนวนลำดับที่ต้องการคำนวณ) มายัง Server

• Server จะคำนวณลำดับ Fibonacci ตามจำนวนที่กำหนด

• หลังจากคำนวณเสร็จ จะส่งผลลัพธ์ (Result) กลับไปยัง Client

เขียนโค้ดลงในไฟล์ action_client.py จากนั้นกด Save

import rclpy
from rclpy.node import Node
from rclpy.action import ActionClient
from example_interfaces.action import Fibonacci

def main():
    rclpy.init()
    node = Node('simple_fibo_client')
    client = ActionClient(node, Fibonacci, 'fibonacci')

    client.wait_for_server()
    node.get_logger().info('Connected to Fibonacci Server')

    goal = Fibonacci.Goal()
    goal.order = 8

    future = client.send_goal_async(goal)
    rclpy.spin_until_future_complete(node, future)
    goal_handle = future.result()

    if not goal_handle.accepted:
        node.get_logger().info('Goal rejected')
        return

    result_future = goal_handle.get_result_async()
    rclpy.spin_until_future_complete(node, result_future)
    result = result_future.result().result
    node.get_logger().info(f'Result: {list(result.sequence)}')

    node.destroy_node()
    rclpy.shutdown()

if __name__ == '__main__':
    main()

คำอธิบายโค้ด

1. นำเข้าโมดูลที่จำเป็น

import rclpy
from rclpy.node import Node
from rclpy.action import ActionClient
from example_interfaces.action import Fibonacci

• rclpy : ไลบรารีหลักของ ROS 2 สำหรับภาษา Python

• Node : ใช้สร้างโหนด (Node)

• ActionClient : ใช้สร้าง Action Client สำหรับส่ง Goal ไปยัง Server

• Fibonacci : Action Type มาตรฐานจาก example_interfaces สำหรับทดสอบการทำงานของระบบ Action

2. สร้างฟังก์ชัน main และเริ่มต้น Node

def main():
    rclpy.init()
    node = Node('simple_fibo_client')
    client = ActionClient(node, Fibonacci, 'fibonacci')

• rclpy.init() : เริ่มต้นการทำงานของ ROS 2

• node = Node('simple_fibo_client') : สร้างโหนดชื่อ simple_fibo_client

• ActionClient(node, Fibonacci, 'fibonacci') :

• สร้าง Action Client โดยระบุ

  • ชื่อโหนด (node)

  • ประเภทของ Action (Fibonacci)

  • ชื่อ Action ('fibonacci') ที่ต้องตรงกับชื่อในฝั่ง Server

3. รอให้ Server พร้อมก่อนส่ง Goal

    client.wait_for_server()
    node.get_logger().info('Connected to Fibonacci Server')

• wait_for_server() : ให้ Client รอจนกว่า Server จะพร้อมรับคำสั่ง

• เมื่อเชื่อมต่อสำเร็จ ระบบจะแสดงข้อความว่าเชื่อมต่อได้แล้ว

4. สร้าง Goal และส่งไปยัง Server

    goal = Fibonacci.Goal()
    goal.order = 8

    future = client.send_goal_async(goal)
    rclpy.spin_until_future_complete(node, future)
    goal_handle = future.result()

• Fibonacci.Goal() : กำหนดข้อมูล Goal ที่จะส่งให้ Server

• goal.order = 8 : กำหนดให้ Server คำนวณลำดับ Fibonacci จำนวน 8 ตัว

• send_goal_async(goal) : ส่ง Goal ไปยัง Server แบบ asynchronous

• rclpy.spin_until_future_complete(...) : รอจนกว่าการส่ง Goal จะเสร็จ

• goal_handle = future.result() : เก็บข้อมูลการตอบรับจาก Server

5. ตรวจสอบว่า Goal ถูกยอมรับหรือไม่

        if not goal_handle.accepted:
        node.get_logger().info('Goal rejected')
        return

• ตรวจสอบว่าฝั่ง Server ยอมรับคำสั่ง (Goal) หรือไม่

• ถ้าไม่ยอมรับ จะหยุดการทำงานทันที

6. รอผลลัพธ์ (Result) จาก Server

    result_future = goal_handle.get_result_async()
    rclpy.spin_until_future_complete(node, result_future)
    result = result_future.result().result
    node.get_logger().info(f'Result: {list(result.sequence)}')

• get_result_async() : รอรับผลลัพธ์ (Result) จาก Server

• spin_until_future_complete() : รอจนกว่าผลลัพธ์จะถูกส่งกลับมา

• result.sequence : ข้อมูลลำดับ Fibonacci ที่ Server คำนวณเสร็จแล้ว

• แสดงผลลัพธ์ทางหน้าจอ

7. ปิด Node และ ROS 2

    node.destroy_node()
    rclpy.shutdown()
        return

• destroy_node() : ปิดการทำงานของโหนด

• rclpy.shutdown() : ปิดระบบ ROS 2 อย่างสมบูรณ์

8. ส่วนเรียกโปรแกรมหลัก

if __name__ == '__main__':
    main()

• ใช้เรียกฟังก์ชัน main() เมื่อไฟล์นี้ถูกรันโดยตรง

สรุป โค้ดนี้เป็นตัวอย่างของ Action Client ใน ROS 2 ที่ใช้ Action มาตรฐาน example_interfaces/action/Fibonacci เพื่อส่ง Goal ไปยัง Server ให้คำนวณลำดับ Fibonacci และ แสดงผลลัพธ์เมื่อได้รับข้อมูลครบจากฝั่ง Server

10.3. ทดสอบการทำงานของ Action

ตั้งค่า setup.py ใน VS Code เพิ่ม

'action_server = my_package.action_server:main',
'action_client = my_package.action_client:main',

หลังจากนั้นกด Save

เปิด Terminal คอมไพล์

cd ~/ros2_ws 
colcon build

เปิด Terminal ใหม่ รัน Service Server

ros2 run my_package action_server

เปิด Terminal ใหม่ รัน Action Client เพื่อทดสอบ

ros2 run my_package action_client

ผลการทำงาน

1. Action Server (ฝั่งซ้าย)

• เมื่อเริ่มทำงาน จะแสดงใน log ว่า Simple Fibonacci Server ready แปลว่าเซิร์ฟเวอร์พร้อมรับคำสั่ง (Goal) จาก Client

• เมื่อ Action Client ส่ง Goal เข้ามา โดยกำหนด order = 8 (จำนวนลำดับฟีโบนัชชีที่ต้องการ)

• Action Server จะคำนวณลำดับฟีโบนัชชีตามจำนวนที่ร้องขอ

• เมื่อคำนวณเสร็จ Server จะตั้งสถานะสำเร็จ (succeed()) และพิมพ์ใน log ว่า

• Done: [0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13] ซึ่งเป็นผลลัพธ์ที่พร้อมส่งกลับไปยัง Client

2. Action Client (ฝั่งขวา)

• Client จะรอจนเชื่อมต่อกับ Server ได้ และพิมพ์ใน log ว่า Connected to Fibonacci Server

• จากนั้น Client ส่ง Goal ไปยัง Server โดยกำหนด order = 8

• เมื่อ Server ประมวลผลเสร็จ Client จะได้รับ Result และพิมพ์ใน log ว่า Result: [0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13]