ROS当中的关键组件:
我们之前都是使用rosrun命令来运行具体的节点的。当我们启动一个比较复杂的功能的时候,我们需要启动很多个节点。很多时候这种方法非常麻烦。ROS提供了另一种机制来实现多个节点的启动,同时也可以具体地配置每个节点之间的参数。比rosrun这样的命令要方便地多。并且launch文件可以自动启动ros master。我们接下来看一个比较简单的launch文件:
这个文件里面有两个标签,launch的标签和node的标签。
launch标签是整个launch文件中的根元素。也就是说内容都要在launch文件里面。
node标签的意思就是启动ros当中的一个节点。
格式如上图所示,其中含有以下参数:
除了launch标签和node标签之外还有另外的一些标签,比如像参数设置的标签等
更多的标签可以在以下链接中进行学习:http://wiki.ros.org/roslaunch/xml
在ros里面TF功能包能够帮助我们更好地管理使用坐标变换。那么TF功能包具体可以做什么呢?
我们可以通过广播TF变换或者监听TF变换实现坐标变换。
接下来我们通过一个简单的例子来具体说明一下:
安装一个功能包,是关于小海龟的一个例子
sudo apt-get install ros-kinetic-turtle-tf
接下来运行demo:
roslaunch turtle_tf turtle_tf_demo.launch
这里报了一个错误:ImportError: No module named rospkg。这是由于anaconda里面的环境变量设置导致的。可以由以下方法解决:
conda install setuptools
pip install -U rosdep rosinstall_generator wstool rosinstall six vcstools
之后我们运行demo,可以看到以下场景:
之后我们启动键盘控制节点:
rosrun turtlesim turtle_teleop_key
之后我们控制小海龟移动,你会发现一个是跟随着另一个在做移动的:
在这个例子当中就是展示了坐标变换的关系,我们可以通过以下命令看一下它是如何体现坐标变换的。
生成的pdf文件会放到终端运行的根目录下面:
这里面是一个树型结构,可以看到里面有三个坐标系,一个world,一个turtle1和一个turtle2。这三个坐标系有什么关系呢?
我们已知turtle1的位置,也已知turtle2的位置。我们现在的目的是想让第二只海龟向第一只海龟移动。我们可以通过命令行来查找这两个坐标之间的关系:
我们可以看到平移关系的距离为0,旋转角度有一点角度的偏差,角度的表示是通过三种方式来表达的。
我们如何来通过代码展示刚才的这样一个例子呢?
我们在我们的工作空间下面单独编写一下关于tf的代码。创建功能包,然后编写代码:
这两个文件分别是tf的给广播者和监听者。
我们首先看一下TF的广播器:
我们看main函数:首先需要订阅具体的海龟位置,订阅成功之后调用回调函数。在回调函数里面调用广播器,之后封装一个海龟的坐标变换,这个海龟的坐标变换是与世界坐标系的变换,其实只有z轴有旋转,x,y轴都是0。之后的话我们通过sendTransform来将其发布出去。
之后我们看一下TF监听器:
写好代码之后就可以编译代码了
之后在工作空间目录下对其进行catkin_make编译就可以了,编译成功之后就可以通过launch文件启动:
在中国大学mooc上面,中科院有ROS公开课。也有讲坐标变换:
TF: TransFrom坐标变换
将视觉定位的物体的坐标位置x,y,z转换到机械臂的坐标x,y,z。实现坐标变换(位置+姿态),坐标系数据维护的工具。在ros中是坐标转换的标准、话题、工具、接口。通过tf树来维护各各坐标之间的关系。
TransformStamped.msg
tf/tfMessage.msg: 第一代
tf2_msgs/TFMessage.msg: 第二代
rostopic info 命令可以查看tf属性。
tf在C++中的实现:
tf在python中的实现:
一个可视化的工具,里面有多种可视化的工具,基于qt开发。
rqt__console:日志输出工具。
rqt_graph:计算图可视化工具。
rqt_plot:数据绘图工具。
rqt_reconfigure:参数动态配置工具。
Rviz是一款三维可视化工具,可以很好的兼容基于ROS软件的机器人平台。用于显示数据的,如机器人模型,坐标信息,运动规划,导航,点云,图像,slam等。
rviz还提供了插件机制,可以提供给我们一种可视化地编程效果。
Gazebo是一款强大的三维物理仿真平台。具备强大的物理引擎,高质量的图形渲染,方便的编程与图形接口,开源免费。
gazebo的界面如下图所示:
我们可以通过以下命令启动一个gazebo的空的模型:
roslaunch gazebo_ros empty_world.launch
由于这个模型是放在国外的服务器上面的,我们加载它的话就会比较慢,显示的gazebo就是黑的,没有关系你可以等一会,或者在网上找找别的方法。在这里面我们就可以去添加一个机器人模型。
我们可以在左边添加一些模型:
gazebo本身是一个开源软件。跟ros相比其实是比较独立的。跟ros之间有一个接口,来完成跟ros的连接。
gazebo_ros:主要用于gazebo接口封装、gazebo服务端和客户端的启动、URFD模型生成等。
gazeb_msg:是gazebo的Msg和Srv数据结构。
gazebo_plugins:用于gazebo的通用传感器插件。
gazebo_ros_api_plugin和gazebo_ros_path_plugin这两个gazebo的插件实现接口封转。
创建仿真环境
配置机器人模型
开始仿真
我们以后再说
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