【ROS】ROS常用组件(TF坐标变换)1.1

liuxiulei

已于 2024-10-08 10:38:20 修改

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分类专栏： ROS 文章标签： linux c++

于 2024-09-27 17:24:06 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_45868001/article/details/142495433

在ROS中内置一些比较实用的工具，通过这些工具可以方便快捷的实现某个功能或调试程序，从而提高开发效率，本章主要介绍ROS中内置的如下组件:

TF坐标变换，实现不同类型的坐标系之间的转换；

rosbag 用于录制ROS节点的执行过程并可以重放该过程；

rqt工具箱，集成了多款图形化的调试工具。

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TF坐标变换

坐标系：ROS 中是通过坐标系统开标定物体的，确切的将是通过右手坐标系来标定的。

在ROS中坐标变换最初对应的是tf，不过在 hydro 版本开始, tf 被弃用，迁移到 tf2,后者更为简洁高效，tf2对应的常用功能包有:

tf2_geometry_msgs:可以将ROS消息转换成tf2消息。

tf2: 封装了坐标变换的常用消息。

tf2_ros:为tf2提供了roscpp和rospy绑定，封装了坐标变换常用的API。

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坐标msg信息

订阅发布模型中数据载体 msg 是一个重要实现，首先需要了解一下，在坐标转换实现中常用的 msg:geometry_msgs/TransforStamped和geometry_msgs/PointStamped，前者用于传输坐标系相关位置信息，后者用于传输某个坐标系内坐标点的信息。在坐标变换中，频繁的需要使用到坐标系的相对关系以及坐标点信息。

1.geometry_msgs/TransforStamped

$rosmsg info geometry_msgs/TransforStamped

std_msgs/Header header                     #头信息
  uint32 seq                                #|-- 序列号
  time stamp                                #|-- 时间戳
  string frame_id                            #|-- 坐标 ID
string child_frame_id                    #子坐标系的 id
geometry_msgs/Transform transform        #坐标信息
  geometry_msgs/Vector3 translation        #偏移量
    float64 x                                #|-- X 方向的偏移量
    float64 y                                #|-- Y 方向的偏移量
    float64 z                                #|-- Z 方向上的偏移量
  geometry_msgs/Quaternion rotation        #四元数
    float64 x                                
    float64 y                                
    float64 z                                
    float64 w

2.geometry_msgs/PointStamped

$rosmsg info geometry_msgs/PointStamped

std_msgs/Header header                    #头
  uint32 seq                                #|-- 序号
  time stamp                                #|-- 时间戳
  string frame_id                            #|-- 所属坐标系的 id
geometry_msgs/Point point                #点坐标
  float64 x                                    #|-- x y z 坐标
  float64 y
  float64 z

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静态坐标变换

静态坐标变换，是指两个坐标系之间的相对位置是固定的。

需求描述：现有一机器人模型，核心构成包含主体与雷达，各对应一坐标系，坐标系的原点分别位于主体与雷达的物理中心，已知雷达原点相对于主体原点位移关系如下: x 0.2 y0.0 z0.5。当前雷达检测到一障碍物，在雷达坐标系中障碍物的坐标为 (2.0 3.0 5.0),请问，该障碍物相对于主体的坐标是多少？

实现分析：

1.坐标系相对关系，可以通过发布方发布

2.订阅方，订阅到发布的坐标系相对关系，再传入坐标点信息(可以写死)，然后借助于 tf 实现坐标变换，并将结果输出

实现流程：

1.新建功能包，添加依赖

2.编写发布方实现

3.编写订阅方实现

4.执行并查看结果

1.创建功能包

创建项目功能包并依赖于tf2、tf2_ros、tf2_geometry_msgs、roscpp、rospy、std_msgs、geometry_msgs<