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2022-02-14 12:33:36
目录
命令行形式:another_static_pub.launch
坐标变换的数学基础
四元数:
坐标变换最通俗易懂的解释(推到+图解)_超级霸霸强的博客-CSDN博客
https://blog.csdn.net/weixin_45590473/article/details/122848202
多坐标变换与静态/动态坐标变换的不同之处
tf坐标转换的实质
你也许会被静态/动态/多坐标转换弄晕了头,但是你只要认清坐标转换的实质就会恍然大悟。无论是哪种坐标转换,其实质就是利用tf2_ros::Buffer类对象中缓存的坐标间的相互关系将坐标点基于X坐标系的坐标转化至基于Y坐标系的坐标。
多坐标变换
我们以坐标系A、坐标系B、坐标系C、坐标系D三个坐标系相互转化为例进行说明:
准确的来说lookupTransfrom函数的作用是取得树状图中两个从未有联系的坐标系得相对关系(补齐树状图,使树状图中的每对元素都可以两两建立联系):坐标系C与坐标系D的相对关系。可以取得树状图中已经建立联系的坐标系间的相对关系吗?可以,但是没有什么必要,如果我们仅仅使用已知的坐标系关系那么lookupTransfrom函数有无均可。
静态/动态坐标变换
我们会发现:两者都有的地方就是“调用transfrom函数进行坐标转换”。此外,两者不同之处在于坐标系间的转换关系获取,多坐标系转换中需要调用lookupTransfrom函数对buffer缓冲区内的数据进行复杂计算得到任意两个坐标系的转换关系,而静态/动态坐标系转换关系只需订阅static_tf话题即可得到。
坐标系相对关系的发布
坐标系相对关系的发布有两种形式:命令行形式和编写发布方源码。
命令行形式:another_static_pub.launch
<launch> <node pkg="tf2_ros" name="son1" type="static_transform_publisher" args="1 2 3 10 30 20 /world /son1" output="screen"/> <node pkg="tf2_ros" name="son2" type="static_transform_publisher" args="-1 -5 2 40 10 50 /world /son2" output="screen"/> <node pkg="tf2_ros" name="son3" type="static_transform_publisher" args="-1 -5 2 40 10 50 /son1 /son3" output="screen"/> </launch>
上述形成的坐标系关系树状图如下所示:
注意:
当我们使用命令行工具向static_tf话题传送坐标系相对位置信息时,全部的坐标系不管如何相互联系最终都必须与world世界坐标系(世界坐标系是tf2中系统内定的全局参考坐标系)建立相互关系!
发布方发布
一个发布方只能发布使用tf2_ros:: StaticTransformBroadcaster::sendTransfrom函数发送一对坐标系的相对关系:
#include "ros/ros.h" #include "tf2_ros/static_transform_broadcaster.h" #include "tf2/LinearMath/Quaternion.h" #include "geometry_msgs/TransformStamped.h" int main(int argc,char* argv[]) { setlocale(LC_ALL,""); // initial the node ros::init(argc,argv,"static_pub"); // create publisher tf2_ros::StaticTransformBroadcaster pub; // organize the data geometry_msgs::TransformStamped data; data.header.frame_id = "base_link"; data.header.stamp = ros::Time::now(); data.child_frame_id = "laser"; // set translation data.transform.translation.x = 0.1; data.transform.translation.y = 0.5; data.transform.translation.z = 0.3; // set rotation tf2::Quaternion qtn; qtn.setRPY(30,10,5); data.transform.rotation.w = qtn.getW(); data.transform.rotation.x = qtn.getX(); data.transform.rotation.y = qtn.getY(); data.transform.rotation.z = qtn.getZ(); // publish data ros::Rate rate(1); while(ros::ok()){ pub.sendTransform(data); rate.sleep(); } return 0; }
坐标转换:another_static_sub.cpp
#include "ros/ros.h" #include "tf2_ros/buffer.h" #include "tf2_geometry_msgs/tf2_geometry_msgs.h" #include "tf2_ros/transform_listener.h" #include "geometry_msgs/TransformStamped.h" #include "geometry_msgs/PointStamped.h" int main(int argc,char* argv[]) { setlocale(LC_ALL,""); ros::init(argc,argv,"another_static_sub"); tf2_ros::Buffer buffer; tf2_ros::TransformListener listener(buffer); ros::Rate rate(1); while(ros::ok()){ try { // 对buffer中坐标系两两之间的关系全部计算出来存入buffer和变量Son12Son2中 geometry_msgs::TransformStamped Son12Son2 = buffer.lookupTransform("son2","son1",ros::Time(0)); geometry_msgs::PointStamped PointInSon1; PointInSon1.header.frame_id = "son3"; PointInSon1.header.stamp = ros::Time(); // ros::Time(0)或者ros::Time()均可 PointInSon1.point.x = 1; PointInSon1.point.y = 2; PointInSon1.point.z = 3; // 调用buffer中坐标系son2和坐标系son1之间的转换关系计算坐标点基于son2坐标系的坐标 geometry_msgs::PointStamped PointInSon2 = buffer.transform(PointInSon1,"son2"); ROS_INFO("PointInSon2:%f,%f,%f",PointInSon2.point.x,PointInSon2.point.y,PointInSon2.point.z); } catch(const std::exception& e) { std::cerr << e.what() << '\n'; } rate.sleep(); } return 0; }
注意:
该句程序中的Son12Son2变量虽然没被使用到,但是该句必须有。因为lookupTransfrom函数的作用不仅是输出一个表示坐标系转换关系的数据类型,同时也将表征着坐标系转换关系的数据类型存入buffer中。也就是说没有这一句,那么buffer就没有坐标系son1到son2的转换关系,进而transfrom函数也就无法调用坐标系转换关系完成坐标点坐标的转换。
为何不使用一个CPP源文件去完成坐标变换呢?
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