一、前言

动作通信（Action）是 ROS2 中用于长时间任务交互的通信模型，兼具服务同步应答、话题持续反馈的优势，适用于机械臂运动、导航、累加计算等耗时任务。 本文从零搭建自定义 Action 消息，分别使用 C++、Python 实现动作服务端 + 客户端，完整复现「1~N 累加、实时进度反馈、任务取消、结果返回」全流程，全程附踩坑解决方案，适合 ROS2 初学者系统学习。

环境：华为云开发空间 ROS2 Jazzy

二、整体工程结构

robot_ws/src

├── base_interfaces_demo # 自定义Action消息包

├── cpp03_action # C++动作通信实现

└── py03_action # Python动作通信

三、第一步：自定义 Action 接口 base_interfaces_demo实现

3.1 创建功能包

cd ~/robot_ws/src
ros2 pkg create --build-type ament_cmake base_interfaces_demo --dependencies rclcpp rclcpp_action action_msgs
 

cd base_interfaces_demo
mkdir action
nano action/Progress.action
 

文件内容：

# 请求数据（客户端发给服务端）
int64 num
---
# 最终结果（任务完成后返回）
int64 sum
---
# 实时进度反馈（循环持续推送）
float64 progress
 

3.3 配置 package.xml

新增依赖与分组标签（编译报错核心修复点）

<buildtool_depend>rosidl_default_generators</buildtool_depend>
<depend>action_msgs</depend>
<member_of_group>rosidl_interface_packages</member_of_group>
 

3.4 配置 CMakeLists.txt

文件末尾添加接口生成代码，只保留 action 文件，规避 msg/srv 不存在报错

rosidl_generate_interfaces(${PROJECT_NAME}
  "action/Progress.action"
)
ament_export_dependencies(rosidl_default_runtime)

3.5 编译与验证接口

cd ~/robot_ws
colcon build --packages-select base_interfaces_demo
source install/setup.bash
# 校验action是否生成成功
ros2 interface show base_interfaces_demo/action/Progress
 

输出三段消息结构即代表自定义动作接口完成。

四、第二步：C++ 动作通信 cpp03_action

4.1 创建 C++ 功能包

# 创建工作空间并初始化包
cd ~/robot_ws/src
ros2 pkg create --build-type ament_cmake cpp03_action --dependencies rclcpp rclcpp_action base_interfaces_demo

# 进入包目录并创建标准ROS 2目录结构
cd cpp03_action
mkdir -p src
 

4.2 动作服务端 demo01_action_server.cpp

实现逻辑：接收数字、循环累加、实时推送进度、支持任务取消、返回总和 完整代码见文末资源，核心回调：

1. handle_goal：校验请求数字，小于 1 拒绝任务
2. handle_cancel：接收客户端取消指令
3. execute：子线程执行累加，循环发布进度反馈
4. handle_accepted：新开线程执行耗时任务，防止节点阻塞

4.3 动作客户端 demo02_action_client.cpp

实现逻辑：发送目标数字、监听服务端接收状态、打印实时进度、接收最终求和结果。

4.4 CMakeLists.txt 编译配置

find_package(rclcpp REQUIRED)
find_package(rclcpp_action REQUIRED)
find_package(base_interfaces_demo REQUIRED)

# 编译服务端
add_executable(demo01_action_server src/demo01_action_server.cpp)
ament_target_dependencies(demo01_action_server rclcpp rclcpp_action base_interfaces_demo)

# 编译客户端
add_executable(demo02_action_client src/demo02_action_client.cpp)
ament_target_dependencies(demo02_action_client rclcpp rclcpp_action base_interfaces_demo)

# 安装可执行文件
install(TARGETS demo01_action_server demo02_action_client DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})

4.5 编译与双终端运行 

# 编译
cd ~/robot_ws
colcon build --packages-select cpp03_action
source install/setup.bash

终端 1（服务端）

ros2 run cpp03_action demo01_action_server

终端 2（客户端）

ros2 run cpp03_action demo02_action_client

运行效果：服务端持续打印进度，客户端同步输出百分比，最终输出55（1~10 累加结果）

五、第三步：Python 动作通信 py03_action

5.1 创建 Python 功能包

cd ~/robot_ws/src
ros2 pkg create --build-type ament_python py03_action --dependencies rclpy base_interfaces_demo

5.2 Python 服务端 demo01_action_server_py.py

逻辑与 C++ 完全对齐，通过ActionServer绑定执行回调，循环 sleep 模拟耗时计算，publish_feedback 推送进度。

5.3 Python 客户端 demo02_action_client_py.py

ActionClient实现三类回调：目标接收回调、实时进度回调、最终结果回调。

5.4 setup.py 注册可执行程序（Python 核心配置）

找到 entry_points 修改：

entry_points={
    'console_scripts': [
        'demo01_action_server_py = py03_action.demo01_action_server_py:main',
        'demo02_action_client_py = py03_action.demo02_action_client_py:main',
    ],
},

5.5 编译运行

cd ~/robot_ws
colcon build --packages-select py03_action
source install/setup.bash

终端 1：

ros2 run py03_action demo01_action_server_py

终端 2：

ros2 run py03_action demo02_action_client_py

六、运行结果与警告说明

6.1 正常运行输出

客户端持续打印10%、20%...100%，最终输出sum = 55，服务端同步打印每一步进度，任务完成提示。

6.2 常见警告解决方案

1. 警告：may be more than one action server for the action 'get_sum' 原因：C++ 与 Python 服务端重名话题冲突 解决：Ctrl+C 关闭所有旧 ROS2 终端，重新只启动单版本服务端。
2. 运行时报没有那个文件或目录 原因：未进入工作空间刷新环境变量 解决：cd ~/robot_ws && source install/setup.bash
3. 编译提示msg/Student.msg不存在 原因：CMakeLists 中残留旧消息路径 解决：删除 msg、srv 相关配置，仅保留 action 文件。

七、Action 通信核心原理总结

1. 通信三部分：Goal（请求目标）、Feedback（实时反馈）、Result（最终结果）；
2. 服务端使用独立子线程执行耗时任务，避免节点阻塞；
3. 支持任务取消、参数校验、异步回调，适配长时运动类机器人任务；
4. C++ 与 Python 接口逻辑完全一致，仅语法、API 调用存在差异。

八、完整踩坑清单

1. 自定义 action 包必须添加<member_of_group>标签，否则编译直接报错；
2. Python 包必须在 setup.py 注册 console_scripts，否则 ros2 run 找不到程序；
3. 每次新开终端必须执行 source 刷新环境变量；
4. 多套服务端同时运行会产生话题冲突警告，测试时仅保留一套；
5. Action 依赖action_msgs，自定义消息包必须显式声明依赖；
6. C++ 动作任务必须开子线程，否则 spin 阻塞无法接收新请求。

九、总结

本文完整实现 ROS2 Action 全链路开发，从自定义动作消息，到 C++、Python 双语言服务端客户端开发，覆盖编译、运行、排错全流程，适合课程作业、毕业设计、入门学习使用。整套代码可直接复制运行，无冗余依赖，适配 ROS2 Humble/Jazzy 全系版本。