《ROS2 机器人开发 从入门道实践》 鱼香ROS2——第5章内容

目录

第5章 ROS常用开发工具

5.1 坐标变换工具介绍

5.1.1 通过命令行使用TF

5.1.2 对TF原理的简单探究

5.2 Python中的手眼坐标变换

5.2.1 通过Python发布静态TF

5.2.2 通过Python发布动态TF

5.2.3 通过Python查询TF关系

5.3 C++中的地图坐标系变化

5.3.1 通过C++发布静态TF

5.3.2 通过C++发布动态TF

5.3.3 通过C++查询TF关系

5.4 常用可视化工具rqt与RViz

5.4.1 GUI框架rqt

5.4.2 数据可视化工具RViz

5.5 数据记录工具ros2 bag

5.6 ROS2基础之Git进阶

5.6.1 查看修改内容

5.6.2 学会撤销代码

5.6.3 进阶掌握Git分支

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第5章 ROS常用开发工具

5.1 坐标变换工具介绍

5.1.1 通过命令行使用TF

1. 新打开一个终端，建立base_link到base_laser的坐标关系

ros2 run tf2_ros static_transform_publisher --x 0.1 --y 0.0 --z 0.2 --roll 0.0 --pitch 0.0 --yaw 0.0 --frame-id base_link --child-frame-id base_laser

2. 新打开一个终端，建立base_laser到wall_point的坐标关系

ros2 run tf2_ros static_transform_publisher --x 0.1 --y 0.0 --z 0.2 --roll 0.0 --pitch 0.0 --yaw 0.0 --frame-id base_laser --child-frame-id wall_point

3. 新打开一个终端，查询base_link到wall_point的坐标关系，会一直运行这个查询程序

ros2 run tf2_ros tf2_echo base_link wall_point

4. 安装3D旋转可视化

sudo apt install ros-humble-mrpt2 -y 无法定位软件包Unable to locate package ros-humble-mrpt2

使用 sudo apt install mrpt-apps 可以安装成功

5. 打开3d旋转可视化窗口

3d-rotation-converter

6. 查看TF树，导出至PDF文件中，需要同时运行1和2步的两个终端指令

ros2 run tf2_tools view_frames

5.1.2 对TF原理的简单探究

1. ros2 topic list查看话题

/parameter_events
/rosout
/tf_static

2. 查看话题tf_static，ros2 topic info /tf_static

Type: tf2_msgs/msg/TFMessage
Publisher count: 2
Subscription count: 0

3. 查看消息接口的定义，ros2 interface show tf2_msgs/msg/TFMessage

geometry_msgs/TransformStamped[] transforms
    #
    #
    std_msgs/Header header 成员变量
        builtin_interfaces/Time stamp 时间戳
            int32 sec
            uint32 nanosec
        string frame_id 父坐标系名字
    string child_frame_id 子坐标系名字
    Transform transform
        Vector3 translation
            float64 x
            float64 y
            float64 z
        Quaternion rotation
            float64 x 0
            float64 y 0
            float64 z 0
            float64 w 1

4. 订阅话题，ros2 topic echo /tf_static，显示话题内容

tf_static是静态坐标发布，tf是动态坐标发布

5.2 Python中的手眼坐标变换

5.2.1 通过Python发布静态TF

1. 安装两个库

sudo apt install ros-$ROS_DISTRO-tf-transformations

2.创建新的文件夹chapt5/chapt5_ws/src，在src下创建功能包

ros2 pkg create --build-type ament_python --dependencies rclpy geometry_msgs tf_ros tf_transformations --license Apache-2.0 demo_python_tf

3. 新建文件chapt5/chapt5_ws/src/demo_python_tf/demo_python_tf/static_tf_broadcast.py

import rclpy
from rclpy.node import Node
# 静态坐标发布器
from tf2_ros import StaticTransformBroadcaster
# 消息接口
from geometry_msgs.msg import TransformStamped
# 欧拉角转四元数
from tf_transformations import quaternion_from_euler
# 用于将角度转弧度
import math

class StaticTFBroadcaster(Node):
    def __init__(self):
        super().__init__('static_tf_broadcaster')
        # 创建一个坐标发布器对象
        self.static_broadcaster_ = StaticTransformBroadcaster(self)
        self.publish_static_tf()

    # 发布静态TF 从base_link到camera_link的坐标关系
    def publish_static_tf(self):
        # 创建一个消息接口对象
        transform = TransformStamped()
        # 对消息接口transform进行成员赋值
        # 父坐标系名称
        transform.header.frame_id = 'base_link'
        # 子坐标系名称
        transform.child_frame_id = 'camera_link'
        # 时间
        transform.header.stamp = self.get_clock().now().to_msg()
        
        # 坐标关系
        transform.transform.translation.x = 0.5
        transform.transform.translation.y = 0.3
        transform.transform.translation.z = 0.6
        # 角度换算，欧拉角转四元数，返回一个元组q = x,y,z,w
        q = quaternion_from_euler(math.radians(180),0,0)
        transform.transform.rotation.x = q[0]
        transform.transform.rotation.y = q[1]
        transform.transform.rotation.z = q[2]
        transform.transform.rotation.w = q[3]

        # 发布静态坐标关系
        self.static_broadcaster_.sendTransform(transform)
        self.get_logger().info(f'发布静态坐标：{transform}')

def main():
    rclpy.init()
    node = StaticTFBroadcaster()
    rclpy.spin(node)
    rclpy.shutdown()

4. 修改setup.py

    entry_points={
        'console_scripts': [
            'static_tf_broadcast = demo_python_tf