《ROS理论与实践》学习笔记（三）Launch文件与TF坐标变换

在学习《ROS理论与实践》课程时，记录了学习过程中的编程练习，课后作业以及发现的问题，后续会对尚未解决的问题继续分析并更新，纯小白，仅供参考。
本次学习笔记关于课程中的第四讲：ROS常用组件工具 。主要学习了ROS的Launch启动文件、TF坐标变换、可视化显示与仿真工具。

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课程内容

1.Launch启动文件

采用XML对节点进行配置和启动，常用标签定义如下：

1. < launch > 根元素

2. < node > 启动节点

   格式：
   < node pkg=“package-name” type=“executable-name” name =“node-name” >

   · pkg: 节点所在的功能包名称
   · type: 节点的可执行文件名称
   · name: 节点运行时的名称
   · output、respawn、required、ns、args

3. < param >/< rosparam > 设置参数

   格式：
   < param name=“output_frame” value=“odom”/>
   < rosparam file=“params.yaml” command=“load” ns=“params”>

   < arg > launch文件的局部变量

   格式：
   < param name=“foo” value=${arg arg-name}/>
   < node name=“node” pkg=“package” type=“type” args=" $(arg arg-name)"/>

4. < remap > 重映射ROS计算图资源的命名

   格式：
   < remap from="/turtlebot/cmd_vel" to="/cmd_vel"/>

5. < include> 包含其他launch文件

   格式：
   < include file="$(dirname)/other.launch">

2.TF坐标变换

在课程《机器人学》中我们已经学习了相关的坐标变换关系知识，包括D-H坐标系建立、齐次坐标变换矩阵、速度雅可比矩阵等。

• TF功能包安装(18.04 melodic)

$ sudo apt-get install ros-melodic-turtle-tf

• TF广播器实现

1. 定义TF广播器(TransformBroadcaster)
2. 创建坐标变换值
3. 发布坐标变换(sendTransform)

• TF监听器实现

1. 定义TF监听器(TransformListerner)
2. 查找坐标变换(waitForTransform、lookupTransform)

具体代码实现来自课程配套代码包，不再贴出。

3.可视化显示与仿真工具

• 日志输出工具—— rqt_console

   $ rosrun rqt_console rqt_console
  

• 计算图可视化工具—— rqt_graph

  $ rosrun rqt_graph rqt_graph
  

• 数据绘图工具—— rqt_plot

  $ rosrun rqt_plot rqt_plot
  

• 图像渲染工具—— rqt_image_view

  $ rosrun rqt_iamge_view rqt_iamge_view
  

• 三维可视化工具Rviz

  $ rosrun rviz rviz
  

• 三维动态物理仿真器Gazebo
  为快速加载模型，需要提前下载模型文件库，放置在~/.gazebo/models目录下（若主目录找不到文件夹，可以使用Ctrl+h显示隐藏文件夹）。
  模型库百度网盘下载链接：
  链接: Gazebo模型库文件 提取码: ju8p

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本讲作业

1.创建launch功能包，分别用launch文件完成上一讲的三道题目的启动

• 启动发布者和订阅者节点，让海龟圆周运动，并且订阅海龟的位置信息

  <launch>
  	<param name="/turtle_number"   value="1"/>
  
  	<node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="turtlesim_node">
  		<param name="turtle_name1"   value="Tom"/>
  	node>
  	
   	<node pkg="ch3" type="circle_publisher" name="speedpub" />
      <node pkg="ch3" type="pose_subscriber"  name="posesub" output="screen" /> 
  launch>
  

  启动方法：

  $ roslaunch ch3 turtlesp.launch
  

• 生成一只新的海龟

  <launch>
      <param name="/turtle_number"   value="1"/>
  
   <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="turtlesim_node">
  		<param name="turtle_name1"   value="Tom"/>
  	node>
  
  	<node pkg="ch3" type="create_client" name="create2" args="turtle2" output="screen" /> 
  launch>
  

  启动方法：

  $ roslaunch ch3 turbuild.launch
  

2.下载gazebo离线模型库并安装

根据上述百度云链接下载并安装即可。

3.创建learning_tf功能包，完成tf的编程和测试

尚未完成。

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结语

本讲完成了launch启动文件的代码实现，TF坐标变换的编程、可视化显示与仿真工具的使用，并在作业中进行了综合练习。