【古月居ROS21讲】17 ROS中的坐标系管理系统

坐标变换

参考书籍《机器人学导论》
机器人学导论都会用两章的章节来描述平移的变换和旋转 来变化
在ros当中这个理论相当的重要 ，相当的基础

机器人中的坐标变化

• 机器人摄像头坐标系和底盘坐标系关系变化，在ros 中tf功能包可以通过功能包完成查询等操作
• tf功能包具有时间属性，会保存10秒钟之内的所有坐标的变化
• 帮助我们去实现机器人中比较繁杂的功能和实现
• TF的坐标系可以通过查询得到

TF功能包能干什么？

TF坐标变换如何实现？

TF机器人中的坐标变换

移动机器人案例：建模时会给底盘的中心点做坐标变换，有x方向，有y方向
底盘有激光雷达，激光雷达到墙之间的距离可以检测到相对应之间的距离
可以轻松得出平移关系

、这里我们检测出来得到的激光雷达到墙的距离
而我们往往需要得到的的小车到墙之间的距离
这时我们就可以通过tf功能包去得到 他

实际的海龟案例

这里我们可以通过一个实际的海龟案例来分析这个场景
首先是 我们使用键盘控制中间的海龟移动 ，另一只海龟以跟随的方式跟随这中间的海龟移动

实际操作代码

安装tf功能包：

 sudo apt-get install ros-melodic-turtle-tf

• 运行指令
  ros 是启动 一个launch文件 ，lanunch是启动一个脚本文件 ，启动很多节点的

 roslaunch turtle_tf turtle_tf_demo.launch 

• 运行海龟的键盘控制节点

rosrun turtlesim turtle_teleop_key

运行之后可以看到 通过键盘控制海龟跟随

• 可以看到海龟还会抄近道

实现原理

当面ros环境下
首先我们运行rosrun view

rosrun tf view_frames

view可视化工具 结合tf 可以监听所有坐标系关系 还会生成pdf文件 ，默认放到你的主文件下的

就是这样一个pdf文件

在当前海龟仿真器中的 全值坐标系
分别位于两只海龟之上，一共有三个位置中的坐标系。
这两个坐标系相对于坐标的关系是在平移之间上是重叠
所以这个坐标系是一个变换关系

动态描述

rosrun tf tf_echo turtle1 turtle2

可以动态观察到坐标的数据变换

数据分析

• Rotation: in Quaternion [-0.000, -0.000, 0.559, 0.829]
  in RPY (radian) [-0.000, -0.000, 1.186]
  in RPY (degree) [-0.000, -0.000, 67.959]
• Rotation: in Quaternion 是通过四元数来描述的
• in RPY (radian) 是通过弧度来描述的
• in RPY (degree) 是通过角度来描述的

可视化工具

RVIZ 三维可视化工具

首先安装 rviz工具包

sudo apt-get install ros-melodic-rviz

然后运行rviz 跟踪海龟脚本

rosrun rviz rviz -d `rospack find turtle_tf`/rviz/turtle_rviz.rviz

这里记得要切换 成word

记得添加tf

可以看到在键盘上操控海龟可以看到海龟仿真器运行3D仿真的效果图了