ROS学习【5】-----ROS TF编程：广播并监听机器人的坐标变换

TF编程:广播并监听机器人的坐标变换

例题：广播并监听机器人的坐标变换，已知激光雷达和机器人底盘的坐标关系，求解激光雷达数据在底盘坐标系下的坐标值？

ROS的TF编程是对于嵌入式的进阶学习，有助于我们理解机器人运动与实时获取位置信息的方式，学习TF编程，我们就的指导TF功能包，什么是ROS的TF功能包？
ROS的TF功能包：
TF功能包，可以通过广播TF变换和监听TF变换获取如下坐标变换关系：
机器人局部坐标系相对于全局坐标系的关系。
机器人夹取的物体相对于机器人中心坐标系的位置.
机器人中心坐标系相对于全局坐标系的位置。
本次博客，我们就用上文所给的例子来进行TF编程的学习，话不多说，一起来看吧！

一、设置TF广播器

1、进入项目工程包

cd ~/ros/src/comm/src

注意：ros是我的ros工作空间、comm是自己的ros工程包，小伙伴们根据自己的进行修改哦！

2、创建TF广播文件broadCaster.cpp

touch broadCaster.cpp

3、打开TF广播文件

gedit broadCaster.cpp

4、将以下c++语言代码写入TF广播文件

/**
 * 该例程产生tf数据，并计算、发布base_laser的位置指令
 */
#include 
#include 
int main(int argc, char** argv){
    // 初始化ROS节点
    ros::init(argc, argv, "robot_tf_broadcaster");

    // 订阅base_link的位置话题
    ros::NodeHandle node;

    // 创建tf的广播器
    static tf::TransformBroadcaster br;

    while(node.ok()){
        // 初始化tf数据
        tf::Transform transform;
        transform.setOrigin( tf::Vector3(0.1, 0.0, 0.2) );
        transform.setRotation( tf::Quaternion(0,0,0,1) );

        // 广播base_link与base_laser坐标系之间的tf数据
        br.sendTransform(tf::StampedTransform(transform, ros::Time::now(), "base_link", "base_laser"));
    }
    return 0;
};

到这里，我们的TF广播文件就创建完成，如下所示：

二、设置TF监听器

1、在当前文件夹创建TF监听器文件robListener.cpp

创建一个新的终端，我们命名为终端1，输入如下命令：

touch robListener.cpp

2、打开TF监听文件robListener.cpp

gedit robListener.cpp

3、将以下c++代码写入TF监听文件

/**
 * 该例程监听tf数据，并计算、发布base_laser的位置指令
 */
#include 
#include 
#include 
int main(int argc, char** argv){

    // 初始化ROS节点
    ros::init(argc, argv, "robot_tf_listener");

    // 创建节点句柄
    ros::NodeHandle node;

    // 创建tf的监听器
    tf::TransformListener listener;
    ros::Rate rate(10.0);
    while (node.ok()){

        //我们将在base_laser帧中创建一个要转换为base_link帧的点
        geometry_msgs::PointStamped laser_point;
        laser_point.header.frame_id = "base_laser";
        
        //我们将在我们的简单示例中使用最近可用的转换
        laser_point.header.stamp = ros::Time();
        
        //laser_point检测点获取
        laser_point.point.x = 0.3;
        laser_point.point.y = 0.0;
        laser_point.point.z = 0.0;     
        try{
            // 等待获取监听信息base_link和base_laser
            listener.waitForTransform("base_link", "base_laser", ros::Time(0), ros::Duration(3.0));
            geometry_msgs::PointStamped base_point;
            listener.transformPoint("base_link", laser_point, base_point);

            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());
        }

        rate.sleep();
    }
    return 0;
};

到这里，我们的TF监听文件就创建好了，如下：

接下来就是修改CMakeLists.txt文件啦！

三、修改CMakeLists.txt文件

1、进入工程包comm

cd ~/ros/src/comm/

2、打开CMakeLists.txt文件

gedit CMakeLists.txt

3、在CMakeLists.txt文件末尾添加如下TF项目编译代码：

add_executable(broadCaster src/broadCaster.cpp)
target_link_libraries(broadCaster ${catkin_LIBRARIES})
add_executable(robListener src/robListener.cpp)
target_link_libraries(robListener ${catkin_LIBRARIES})

如下所示：

4、找到CMakeLists.txt文件中find_package函数一项，在里面添加如下TF属性：

tf

如下所示：

到这里，我们的CMakeLists.txt文件就修改完成，点击保存，关闭文件！

四、编译项目文件

1、进入ros工作空间

cd ~/ros

2、编译文件

catkin_make

出现如下编译进度100%，这编译代码成功，如果不成功，则可以根据提示的错误信息进行修改：

3、程序注册

让我们编写的代码生效

 source ./devel/setup.bash

五、测试运行结果

1、启动ros

1)、新建一个终端，我们命令为终端2，然后启动

roscore

2、在终端2保持不动的时候，再次新建一个终端，我们命名为终端3

3、在终端3进入ros工作空间

cd ~/ros

4、在终端3进行程序注册

 source ./devel/setup.bash

5、在终端3运行TF监听程序

在终端3输入以下代码，不忙按回车

rosrun comm robListener

6、在终端1运行TF广播程序

1）、在终端1输入以下命令，然后回车，紧接着在终端3回车，观察终端1和3的变化

rosrun comm broadCaster

运行后，我们可以观察到如下图的情况：

上图可以看出，终端3可以在监听处获得base_laser和base_link的坐标关系了。
2）、Ctrl+C关闭运行的程序，如下图：

以上就是本次博客的全部内容了，希望本次博客，对小伙伴们学习ROS TF编程有一定的帮助哦！感谢大家阅读，记得点赞、关注哦！遇到问题的小伙伴在评论区留言，一起讨论问题所在吧！林君学长耐心为大家解决哦！
陈一月的又一天编程岁月^ _ ^