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一、通信框架

1.1 基本介绍

Action 是 ROS2 中专为长时间运行的任务设计的，它结合了 Service 的请求-响应模式和 Topic 的持续数据流，提供了：

• Goal（目标）：客户端发送的任务请求
• Feedback（反馈）：执行过程中的实时进度
• Result（结果）：任务最终完成状态

Action 基于 Topic 和 Service 构建，功能与Service类似，但Action可以取消。此外，它提供持续的反馈，而Service只返回一次响应。

Action 底层由 5 个通信通道组成：3 个 Service + 2 个 Topic。

通道	类型	方向	用途
/send_goal	Service	Client → Server	提交目标，Server 返回是否接受
/cancel_goal	Service	Client → Server	取消目标
/get_result	Service	Client → Server	最终结果（含状态）
/feedback	Topic	Server → Client	任务执行中的周期性反馈
/status	Topic	Server → Client	所有 Goal 的状态变更通知

Action 服务启动后，可以使用如下指令查看底层通道（默认隐藏，需要加参数显示）：

 ros2 service list --include-hidden-services
 ros2 topic list --include-hidden-topics

查看结果示例（其中 fibonacci 为 Action 名字）：

$ ros2 service list --include-hidden-services
/fibonacci/_action/cancel_goal
/fibonacci/_action/get_result
/fibonacci/_action/send_goal

$ ros2 topic list --include-hidden-topics
/fibonacci/_action/feedback
/fibonacci/_action/status

1.2 基本通信流程

Actions 使用客户端-服务器模型，类似于发布者-订阅者模型。“Action 客户端”节点向“Action 服务器”节点发送目标，后者确认目标并返回反馈流和结果。

通信流程底层逻辑：

1. Client 调用 async_send_goal(goal) → 发出 Goal Request
2. Server 收到 Goal Request 后，判断是否可以执行，通过后返回 Goal Response = Accepted
3. Client 收到 Goal Response = Accepted 后，内部自动调用 async_get_result() 发送 Result Request
4. Server 收到 Result Request，不会立刻回应，而是把"有人在等结果"这件事记下来
5. 同时，Server 返回 Goal Response = Accepted 后，开始处理 Goal 的任务，期间发 Feedback、更新 Status
6. Server 执行完成后，用之前缓存的 Result Request 返回 Result Response

如果任务耗时且需要实时进度，则适合使用Action。

Action 典型应用场景：

机器人导航   → "去厨房" (Goal) → "距离5m..." (Feedback) → "已到达" (Result)
机械臂控制   → "转到90°" (Goal) → "当前45°..." (Feedback) → "到位" (Result)
图像处理     → "识别物体" (Goal) → "处理50%..." (Feedback) → "结果" (Result)
系统校准     → "校准传感器" (Goal) → "第3/5步..." (Feedback) → "完成" (Result)
任务调度     → "执行任务A" (Goal) → "子任务2/5..." (Feedback) → "完成" (Result)

二、Action 与 Topic 、 Service

2.1 场景适用对比

场景	Topic	Service	Action
传感器数据流	√	×	×
一次性查询	×	√	×
导航到目标点	×	无进度	√
机械臂运动	×	无进度	√
文件下载/处理	×	无进度	√

2.2 通信机制特性对比

特性	Topic	Service	Action
通信模式	发布-订阅	请求-响应	目标-反馈-结果
方向	单向（多对多）	双向（一对一）	双向（一对一）
同步/异步	异步	同步	异步
持续性	持续数据流	一次性	持续到完成
进度反馈	×	×	√
可取消	×	×	√
执行时间	无限制	应短（<1s）	可长
典型频率	10~1000Hz	按需	按需

三、Action 消息定义

Action 消息定义在 .action 文件中，三个部分用 --- 分隔：

# Goal    —— 客户端发送的目标内容
<类型> <字段名>
---
# Result  —— 服务端返回的最终结果
<类型> <字段名>
---
# Feedback —— 服务端发布的实时反馈
<类型> <字段名>

一个控制机械臂的action示例：

# Goal
float64 target_angle        # 目标角度 (弧度)
float64 speed               # 速度因子 (0.1~2.0)
---
# Result
bool success                # 是否成功
float64 final_angle         # 最终角度
float64 elapsed_time        # 耗时(秒)
string message              # 描述信息
---
# Feedback
float64 current_angle       # 当前角度
float32 progress_percent    # 进度百分比
string status               # 状态描述