第八课 ROS的空间描述和变换

Posted 2020-09-12 郭润

1、tf的实际应用

1）在机器人的配置中

从上面可以看出激光雷达中心距离机器人底座的中心有20cm，激光雷达的中心距机器人底座中心有10cm，如果激光雷达在障碍物前面0.3米，那么机器人底座离障碍物多远呢？

1、新建一个包，如下

catkin_create_pkg robot_setup_tf roscpp tf geometry_msgs

2、catkin_make一下

3、新建两个源文件tf_publisher.cpp,tf_listener.cpp

下面按照base_link和base_laser的位置来编写publisher

#include<ros/ros.h>

#include<tf/transform_broadcaster.h>

int main(int argc,char **argv)

{

　　ros::init(argc,argv,"tf_publisher");

　　ros::NodeHandle n;

　　//发布频率

　　ros::Rate r(100);

　　//创建一个transform_broadcaster

　　tf::TransformBroadcaster broadcaster;

　　//创建一个transform对象

　　tf::Transform transform;

　　//下面设置其位置以及旋转信息

　　transform.setOrigin(tf::Vector3(0.1,0.0,0.2));

　　//再创建一个四元组

　　tf::Quaternion q;

　　q.setRPY(0.0,0.0,0.0);//没有旋转

　　transform.setRotation(q);//以上已经把位置描述设定好了

　　while(ros::ok())

　　{

　　　　broadcaster.sendTransform(tf::StampedTransform(transform,ros::Time::now(),"base_link","base_laser"));//父框架叫base_link,子框架叫base_laser

　　　　r.sleep();

　　}

　　return 0;

}

下面再tf_listener.cpp当中来编写

在其中使用了一个新的类型叫做geometry_msgs/PointStamped

在命令行当中查看该类型rosmsg show geometry_msgs/PointStamped

#include<ros/ros.h>

#include<geometry_msgs/PointStamped.h>

#include<tf/transform_listener.h>

void transformPoint(const tf::TransformListener &listener)

{

　　//实例化一个消息

　　geometry_msgs::PointStamped laser_point;

　　//指定header的frame_id,表示最新的可用的变换

　　laser_point.header.framer_id="base_laser";

　　laser_point.header.stamp = ros::Time();

　　laser_point.point.x= rand()%5;;//赋予一个随机值

　　laser_point.point.y= rand()%5;;//赋予一个随机值

　　laser_point.point.z= rand()%5;;//赋予一个随机值

　　try

　　{

　　　　geometry_msgs::PointStamped base_point;//实例化一个geometry_msgs::PointStamped类，表示机器人底座

　　　　//调用transformlistener的transformpoint函数

　　　　listener.transformPoint("base_link",laser_point,base_point);//参数目标框架target_frame,stamped_in以及stamped_out。

　　　　//输出相关信息

　　　　ROS_INFO("base_laser: (%.2f, %.2f. %.2f) -----> base_link: (%.2f, %.2f, %.2f) at time %.2f",
        laser_point.point.x, laser_point.point.y, laser_point.point.z,
        base_point.point.x, base_point.point.y, base_point.point.z, base_point.header.stamp.toSec());

　　}

　　catch(tf::TransformException& ex){
    ROS_ERROR("Received an exception trying to transform a point from \\"base_laser\\" to \\"base_link\\": %s", ex.what());
  }

}

int main(int argc,char **argv)

{

　　ros::init(argc,argv,"tf_listener");

　　ros::NodeHandle n;

　　//定义一个transformlistener对象

　　tf::TransformListener listener(ros::Duration(10))//等待10s，如果10s之后都还没收到消息，那么之前的消息就被丢弃掉。

　　//创建一个timer对象，绑定了一个transformpoint的地址，后面是该函数transformpoint的参数

　　ros::Timer timer=n.createrTimer(ros::Duration(1.0),boost::bind(&transformPoint,boost::ref(listener)));

　　//在上面去实现transformPoint这个函数

 ros::spin();

}

对上面代码总结一下：

在main函数实例化一个listener对象，然后创建一个定时器1s钟调用上面函数一次，......。

下面把CMakeLists.txt修改一下

add_executable(tf_listener src/tf_listener.cpp);

add_executable(tf_publisher src/tf_publisher.cpp);

target_link_libraries(tf_listener ${catkin_LIBRARIES})

target_link_libraries(tf_publisher ${catkin_LIBRARIES})

再写一个launch文件：

<launch>

//再添加一个frame称为camera把它固定在base_link上，用static_transform_publisher来指定base_link（父框架）和camera（子框架）的关系，

//位置信息0.1 0.0 0.2，方向信息为0 0 0 1

<node pkg="tf" type="static_transform_publisher" name="broadcaster" args="0.1 0.0 0.2 0 0 0 1 base_link camera 100">

//我们要启动的node

<node pkg="robot_setup_tf" type="tf_publisher" name="publisher"/>

<node pkg="robot_setup_tf" type="tf_listener" name="listener"/>

</launch>

下面去编译

catkin_make

运行之

roscore

rosrun robot_setup_tf tf_listener

rosrun robot_setup_tf tf_publisher

然后进入rviz中去观察。

然后再看看launch文件

roslaunch robot_setup_tf demo.launch，在launch文件中我们又指定了一个坐标系框架叫做camera

下面去看一下

rosrun tf view_frames，生成一个PDF文件，可以看到