极简说明ROS中TF变换的使用

如何在ROS中获取坐标系间的变换关系

在机器人应用中，我们有时难免要将对象的位姿在不同坐标系之间转换，比如在仿真软件Coppeliasim中，我们可以直接指定一个简单的参数实现这一需求。

那么在ROS中呢？虽然不像仿真环境里那么简单直观，但我们可以利用TF坐标变换实现需求。以baxter机器人模型进行说明

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查看baxter机器人中模型中有哪些坐标系

首先启动baxter的仿真：roslaunch baxter_gazebo baxter_world.launch

执行以下命令：rosrun rqt_tf_tree rqt_tf_tree

图中各圆框就是各坐标系，如right_upper_shoulder就是一个坐标系的名称

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图形化观察baxter的坐标系关系

首先启动baxter的仿真：roslaunch baxter_gazebo baxter_world.launch

然后启动rviz：rosrun rviz rviz

在Displays栏添加TF，如下：

此时我们发现这里坐标系太多了，为了筛选我们要的部分，在TF下的frame中勾选我们需要的部分：

这就是左手的各关节坐标系，当然，只看到坐标系并不直观，为了将坐标系在机器人上对应起来，我们在rviz中显示baxter的模型

• 关掉这个界面，在终端运行：

  roslaunch baxter_moveit_config baxter_grippers.launch

  

• 和前面一样，添加TF

  

  现在就看到各坐标系和机器人的对应关系了，当然，我们可以调整坐标系显示的大小方便观察：

  

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数值化得到坐标系之间的相对关系

执行命令：rosrun tf tf_echo <target_frame> <source_frame>

输出从 right_upper_shoulder 坐标系到 right_lower_shoulder 坐标系的变换信息

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编程得到上述变换信息（使用tf2）

    def translation_test():
        tf_buffer = tf2_ros.Buffer()
        tf_listener = tf2_ros.TransformListener(tf_buffer) 
        transform_msgs = tf_buffer.lookup_transform('right_upper_shoulder', 'right_lower_shoulder', rospy.Time(0), rospy.Duration(1.0))
        print("transform_msgs")
        print(transform_msgs)

输出：

根据这些信息你可以容易得到转换矩阵之类的信息，进而实现自己个性化的需求。

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总结

本文从需求出发描述了在ROS中TF变换的作用，如需系统学习可以移步官网：tf2 - ROS Wiki