ROS中nav_msgs消息类型

最新推荐文章于 2024-01-03 14:48:38 发布
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分类专栏： ROS 编程
本文深入解析了ROS（Robot Operating System）中常见的地图数据类型（如OccupancyGrid）和定位数据（如Odometry），详细阐述了这些数据类型的结构、用途及应用场景，帮助开发者更好地理解和使用ROS进行机器人开发。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

一、消息类型

1 GridCells 栅格单元 （1）std_msgs/Header header头，时间戳与坐标系 

                                 （2）float32 cell_width，float32 cell_height宽度与高度 

                                 （3）geometry_msgs/Point[] cells数组

2MapMetaData 占有率栅格地图数据 （1）time map_load_time 地图被加载的时间 

                                                          （2）float32 resolution 分辨率（m/cell）

                                                          （3）uint32 width，uint32 height  

                                          （4）geometry_msgs/Pose origin 真实世界中的原点 (m,m,rad) 图像中的(0,0)点
3 OccupancyGrid 2d栅格地图 （1）Header header 

                                                （2）nav_msgs/MapMetaData info 地图信息 

                                                （3）int8[] data 占有率地图数据序列，概率为【0-100】，未知为-1
4 Odometry 估计的位姿与速度（1）std_msgs/Header header 位姿所在坐标系

                                                （2）string child_frame_id 速度所在坐标系 

                                                （3）geometry_msgs/PoseWithCovariance pose 位姿 

                                                （4）geometry_msgs/TwistWithCovariance twist 速度

5 Path 路径 （1）Header header  

                   （2）geometry_msgs/PoseStamped[] poses 代表路径的三维点坐标数组


二、服务

1 GetMap.srv 接收地图
不发送数据
接受：nav_msgs/OccupancyGrid map
2 GetPlan.srv 规划当前位置到目标位置的路径 
发送（1）geometry_msgs/PoseStamped start 起始点 

       （2）geometry_msgs/PoseStamped goal 目标点 

       （3） float32 tolerance 如果不能到达目标，最近可到的约束
接受：nav_msgs/Path plan 路径

nav_msgs/Odometry.h发布机器人位姿（位置和方向）和线速度、角速度
小秋 AI SLAM 入门实战教程
07-05 2530
类型的消息用于表示机器人或其他移动实体在某个时刻的位姿（位置和方向）和线速度、角速度。这些信息通常由运动学模型或其他类型的估计算法生成，例如滤波器或SLAM系统。该消息可以由移动的实体发布，或由运动追踪系统接收。所以，如果你正在编写一个机器人程序，需要处理或发布关于机器人的速度和位姿的信息，你可能会使用到。是一个ROS (Robot Operating System)的头文件，它包含了。这是一个在ROS中广泛使用的标准消息类型。消息和对应的头文件。
nav_msgs 用法汇总和代码实战
小秋 AI SLAM 入门实战教程
01-06 1703
在实际应用中，地图通常由 SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）系统生成并更新，而不是手动创建。在实际应用中，这些数据通常来自机器人的传感器数据或路径规划算法。例如，里程计数据可能是基于编码器读数和IMU数据的融合结果，而路径可能是由路径规划算法生成的。提供了地图的元数据信息，例如地图的分辨率、尺寸（宽度和高度），以及地图在世界坐标中的位置（通常为原点）。用于表示栅格地图，这在机器人的路径规划和导航中非常有用。提供了地图的元数据，如分辨率和大小。
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01-03 4055
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一.nav_msgs/OccupancyGrid 消息类型 http://docs.ros.org/en/melodic/api/nav_msgs/html/msg/OccupancyGrid.htmlhttp://docs.ros.org/en/melodic/api/nav_msgs/html/msg/OccupancyGrid.html # This represents a 2-D grid map, in which each cell represents the probability
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geometry_msgs::WrenchStamped
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<think>我们正在处理用户关于ROS中geometry_msgs::WrenchStamped消息类型的问题。根据用户需求，我们需要解释其用途、结构以及提供使用示例。首先，回顾引用内容： -引用[1]提到了创建包时依赖geometry_msgs，说明geometry_msgs是一个基础的消息包。 -引用[2]提到了tuw_object_msgs包，但与本问题关系不大。 -引用[3]提到了创建包时依赖geometry_msgs，并用于tf2教程，说明geometry_msgs在坐标变换中可能用到。 用户具体询问的是geometry_msgs包中的WrenchStamped消息类型。###1.用途`geometry_msgs::WrenchStamped`是一个带时间戳的力/力矩消息。它主要用于表示在特定时间点的力和力矩（通常是在机器人学中的六维力/力矩传感器数据）。这个消息包含两个部分：- `header`：包含时间戳和坐标系信息，用于标识数据的时间和参考坐标系。 -`wrench`：包含力（force）和力矩（torque）的矢量。其中，`wrench`是`geometry_msgs::Wrench`类型，它由两个`geometry_msgs::Vector3`组成：- `force`：表示力的三个分量（x,y,z），单位是牛顿（N）。-`torque`：表示力矩的三个分量（x,y,z），单位是牛顿米（Nm）。 ###2.使用场景这种消息类型常见于：-机器人力传感器（如腕部力传感器）的数据发布。-需要记录力/力矩数据时（因为带有时间戳，可以与其他传感器数据同步）。 -在力控制应用中传递力/力矩信息。###3.消息结构我们可以查看ROS官方文档来确认消息结构，但根据记忆，其结构如下：``` std_msgs/Headerheaderuint32 seqtime stampstring frame_idgeometry_msgs/Wrench wrenchgeometry_msgs/Vector3forcefloat64 xfloat64yfloat64 zgeometry_msgs/Vector3torquefloat64 xfloat64yfloat64 z```###4.使用示例下面提供一个使用C++发布和订阅`WrenchStamped`消息的简单示例。 ####发布者节点（Publisher） 假设我们有一个模拟的力传感器，我们定期发布力/力矩数据。```cpp#include<ros/ros.h>#include <geometry_msgs/WrenchStamped.h> intmain(intargc,char **argv){ros::init(argc,argv,"wrench_publisher");ros::NodeHandle nh;ros::Publisher pub= nh.advertise<geometry_msgs::WrenchStamped>("force_sensor",10);ros::Raterate(10);//10 Hzwhile (ros::ok()){geometry_msgs::WrenchStampedwrench_msg;wrench_msg.header.stamp =ros::Time::now();wrench_msg.header.frame_id= "sensor_frame";//假设力传感器测量到的力和力矩（示例数据）wrench_msg.wrench.force.x=1.0;//1Ninx directionwrench_msg.wrench.force.y =0.0;wrench_msg.wrench.force.z=0.0;wrench_msg.wrench.torque.x =0.0;wrench_msg.wrench.torque.y =0.0;wrench_msg.wrench.torque.z =0.1; //0.1Nmin zdirectionpub.publish(wrench_msg);rate.sleep();}return0;} ```####订阅者节点（Subscriber） 订阅者节点接收并处理`WrenchStamped`消息。 ```cpp#include <ros/ros.h> #include<geometry_msgs/WrenchStamped.h>void wrenchCallback(constgeometry_msgs::WrenchStamped::ConstPtr&msg){ROS_INFO("Receivedwrenchdatain frame[%s]:", msg->header.frame_id.c_str());ROS_INFO("Force: [%.2f,%.2f,%.2f]",msg->wrench.force.x, msg->wrench.force.y, msg->wrench.force.z);ROS_INFO("Torque:[%.2f, %.2f, %.2f]",msg->wrench.torque.x,msg->wrench.torque.y, msg->wrench.torque.z);} intmain(intargc,char **argv){ros::init(argc,argv,"wrench_subscriber");ros::NodeHandle nh;ros::Subscribersub =nh.subscribe("force_sensor",10, wrenchCallback);ros::spin();return0;} ```###5.Python示例如果用户使用Python，这里也提供一个Python的发布者示例。```python#!/usr/bin/env pythonimportrospyfrom geometry_msgs.msgimport WrenchStamped,Wrench,Vector3fromstd_msgs.msg importHeaderdefpublish_wrench():rospy.init_node('wrench_publisher_py')pub =rospy.Publisher('force_sensor',WrenchStamped, queue_size=10)rate= rospy.Rate(10) #10Hzwhilenot rospy.is_shutdown():#创建WrenchStamped消息header= Header(stamp=rospy.Time.now(), frame_id='sensor_frame')force= Vector3(x=1.0, y=0.0,z=0.0)torque= Vector3(x=0.0,y=0.0,z=0.1)wrench= Wrench(force=force,torque=torque)wrench_msg= WrenchStamped(header=header,wrench=wrench)pub.publish(wrench_msg)rate.sleep() if__name__ =='__main__':try:publish_wrench()except rospy.ROSInterruptException:pass```###注意事项-在实际应用中，力/力矩数据通常来自真实的传感器，因此发布者节点会与传感器驱动程序相连。 -订阅者节点可以根据接收到的力/力矩数据进行控制决策或记录。###引用说明在ROS中，`geometry_msgs`包提供了许多基本几何类型的消息，包括点、向量、位姿等。`WrenchStamped`是其中用于带时间戳的力/力矩消息，在机器人应用中非常有用[^1][^3]。 §§相关问题§§1. ROS中还有哪些常用的geometry_msgs消息类型？ 2.如何将WrenchStamped消息与其他传感器数据同步？ 3.在ROS2中如何使用geometry_msgs::WrenchStamped？</think>### ROS `geometry_msgs::WrenchStamped` 详解 #### 1. **用途** `geometry_msgs::WrenchStamped` 是 ROS 中用于传输**带时间戳的力/力矩数据**的消息类型，主要应用于： - **机器人传感器数据**：如六维力/力矩传感器（安装在机械臂末端或足式机器人关节）[^1] - **物理交互场景**：物体抓取、碰撞检测、力控制等需要精确力反馈的场景 - **数据同步**：通过 `header` 字段的时间戳和坐标系信息，与其他传感器数据（如位姿）同步[^3] #### 2. **消息结构** ```msg # geometry_msgs/WrenchStamped.msg Header header # 时间戳+坐标系标识 uint32 seq time stamp string frame_id Wrench wrench # 力/力矩值 Vector3 force # 力 (N) float64 x float64 y float64 z Vector3 torque # 力矩 (Nm) float64 x float64 y float64 z ``` #### 3. **C++ 使用示例** ```cpp #include <ros/ros.h> #include <geometry_msgs/WrenchStamped.h> // 发布力传感器数据 void publishWrench(ros::Publisher& pub) { geometry_msgs::WrenchStamped msg; msg.header.stamp = ros::Time::now(); msg.header.frame_id = "force_sensor_link"; // 坐标系 // 设置力/力矩值 (示例数据) msg.wrench.force.x = 1.5; // X轴力 1.5N msg.wrench.torque.z = 0.2; // Z轴力矩 0.2Nm pub.publish(msg); } // 订阅回调函数 void wrenchCallback(const geometry_msgs::WrenchStamped::ConstPtr& msg) { ROS_INFO("Received wrench in frame [%s]: Force=(%.2f,%.2f,%.2f) Torque=(%.2f,%.2f,%.2f)", msg->header.frame_id.c_str(), msg->wrench.force.x, msg->wrench.force.y, msg->wrench.force.z, msg->wrench.torque.x, msg->wrench.torque.y, msg->wrench.torque.z); } int main(int argc, char** argv) { ros::init(argc, argv, "wrench_example"); ros::NodeHandle nh; // 发布者 ros::Publisher pub = nh.advertise<geometry_msgs::WrenchStamped>("force_data", 10); // 订阅者 ros::Subscriber sub = nh.subscribe("force_data", 10, wrenchCallback); ros::Rate loop_rate(10); while (ros::ok()) { publishWrench(pub); ros::spinOnce(); loop_rate.sleep(); } } ``` #### 4. **Python 使用示例** ```python #!/usr/bin/env python import rospy from geometry_msgs.msg import WrenchStamped def callback(msg): print(f"Frame: {msg.header.frame_id}") print(f"Force: [{msg.wrench.force.x}, {msg.wrench.force.y}, {msg.wrench.force.z}] N") print(f"Torque: [{msg.wrench.torque.x}, {msg.wrench.torque.y}, {msg.wrench.torque.z}] Nm") rospy.init_node('wrench_listener') sub = rospy.Subscriber('force_data', WrenchStamped, callback) rospy.spin() ``` #### 5. **关键注意事项** - **坐标系对齐**：`frame_id` 必须与 TF 树中的坐标系一致，否则力/力矩方向会错误[^3] - **单位规范**：力单位固定为牛顿 (N)，力矩单位固定为牛顿米 (Nm) - **实时性**：高频应用需启用 ROS 实时通信优化 (如零拷贝) - **数据融合**：常与 `sensor_msgs/JointState` 或 `geometry_msgs/PoseStamped` 同步使用 #### 典型应用场景 - **机械臂力控**：根据腕部力传感器数据调整抓取力度 - **足式机器人平衡控制**：检测足端接触力实现步态调整 - **工业检测**：监测装配过程的插入力/扭矩 [^1]: 在 ROS 包创建时依赖 `geometry_msgs` 是处理此类消息的基础配置。 [^3]: 坐标系对齐需结合 TF2 库实现，这是 ROS 中空间数据同步的核心机制。
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