【ROS学习笔记】14.tf坐标系广播与监听的编程实现
基于B站ROS公开课：【古月居】古月·ROS入门21讲
基于Ubuntu 20.04.1、Noetic版本
修正错误，并详述Python版本部署
文章目录
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- 1 创建功能包
- 2 创建代码并编译运行（C++）
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- 创建代码
- 编译
- 运行
- 2 创建代码并编译运行（Python）
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- 创建代码
- 编译
- 运行
上节学习了坐标管理系统tf的简介和理论，这节讲解TF坐标变换的实现机制 广播与 监听的编程实现。
(部分图摘自：b站【古月居】古月·ROS入门21讲)
1 创建功能包
创建的 learning_tf 包来进行代码存放和编译。
cd ~/catkin_ws/src
catkin_create_pkg learning_tf roscpp rospy tf turtlesim
2 创建代码并编译运行（C++）
如何实现一个TF广播器：
- 定义TF广播器（TransformBroadcaster）
- 创建坐标变换值
- 发布坐标变换（sendTransform）
如何实现一个TF监听器：
- 定义TF监听器（TransformListener）
- 查找坐标变换（waitForTransform、lookupTransform）
创建代码
(源码：https://github.com/guyuehome/ros_21_tutorials/tree/master/learning_tf/src)
用红字标示了自己的注解笔记。
turtle_tf_broadcaster.cpp ：根据实现的步骤，我们想要通过TF广播任意两个坐标系之间的位置关系，需要建立一个广播器，然后创建坐标的变换值，将这个变换矩阵的信息广播出去(插入TF tree)。
注意下面main函数时我们需要传入参数，参数从终端命令行输入（输入的参数包括节点名称 和 turtle_name），下面运行部分会解释一下传入的参数的方法。这样我们从终端传参可以重复跑两遍这个C++程序分别对应turtle1和turtle2的广播器。
坐标关系插入TF tree后，树会自动运算变换矩阵，后面我们就可以用监听器调用了。
turtle_tf_listener.cpp：根据步骤，从tf中获取任意两个坐标之间的位置关系(通过waitfor和lookup)，然后命令turtle2向turtle1以定义的速度(Twist)移动。
将代码拷贝到src文件夹下。
编译
先配置CMakeLists.txt编译规则：
- 设置需要编译的代码和生成的可执行文件；
- 设置链接库；
将下面代码拷贝到指定位置：
add_executable(turtle_tf_broadcaster src/turtle_tf_broadcaster.cpp)
target_link_libraries(turtle_tf_broadcaster ${catkin_LIBRARIES})
add_executable(turtle_tf_listener src/turtle_tf_listener.cpp)
target_link_libraries(turtle_tf_listener ${catkin_LIBRARIES})
然后编译：
cd ~/catkin_ws
catkin_make
运行
默认已经source，接着分别在每个终端运行。
roscore
rosrun turtlesim turtlesim_node
注：
我们下面直接在命令行传入参数。
第1个参数：我们在turtle_tf_broadcaster.cpp定义节点时使用了"my_tf_broadcaster"的名字，我们使用__name:=传入新的名字取代"my_tf_broadcaster"，这样避免名字重复（因为ROS中节点名字不能重复），这样就可以重复跑程序了。
第2个参数是turtle名称 turtle1 和 turtle2。
rosrun learning_tf turtle_tf_broadcaster __name:=turtle1_tf_broadcaster /turtle1
rosrun learning_tf turtle_tf_broadcaster __name:=turtle2_tf_broadcaster /turtle2
rosrun learning_tf turtle_tf_listener
上面完成后就会有一个海龟生成并跑向中间的第1只海龟。
rosrun turtlesim turtle_teleop_key
我们用键盘控制海龟，同样可以让第2只海龟追着我们跑。
2 创建代码并编译运行（Python）
如何实现一个TF广播器：
- 定义TF广播器（TransformBroadcaster）
- 创建坐标变换值
- 发布坐标变换（sendTransform）
如何实现一个TF监听器：
- 定义TF监听器（TransformListener）
- 查找坐标变换（lookupTransform）
创建代码
(源码：https://github.com/guyuehome/ros_21_tutorials/tree/master/learning_tf/scripts)
用红字标示了自己的注解笔记。
turtle_tf_broadcaster.py ：根据实现的步骤，我们想要通过TF广播任意两个坐标系之间的位置关系，需要建立一个广播器，然后创建坐标的变换值，将这个变换矩阵的信息广播出去(插入TF tree)。
注意下面main函数中，我们的turtlename是一个通过终端传入的参数，下面运行部分会解释一下传入的参数的方法。这样我们从终端传参可以重复跑两遍这个python程序分别对应turtle1和turtle2的广播器。
坐标关系插入TF tree后，树会自动运算变换矩阵，后面我们就可以用监听器调用了。
turtle_tf_listener.py：根据步骤，从tf中获取任意两个坐标之间的位置关系，然后命令turtle2向turtle1以定义的速度(Twist)移动。
将代码拷贝到新建的scripts文件夹下。
右击py文件→属性，打开执行权限。
编译
先配置CMakeLists.txt编译规则：
加上一个关于turtle_tf_broadcaster.py和turtle_tf_listener.py的catkin_install_python方法：
将下面代码写到指定位置：
然后编译
cd ~/catkin_ws
catkin_make
运行
默认已经source，接着运行。
roscore
rosrun turtlesim turtlesim_node
注：
我们下面直接在命令行传入参数。
第1个参数：我们在turtle_tf_broadcaster.py定义节点时使用了"turtle_tf_broadcaster"的名字，我们使用__name:=传入新的名字取代"my_tf_broadcaster"，这样避免名字重复（因为ROS中节点名字不能重复），这样就可以重复跑程序了。
第2个参数是turtle名称 turtle1 和 turtle2。
rosrun learning_tf turtle_tf_broadcaster.py __name:=turtle1_tf_broadcaster _turtle:=turtle1
rosrun learning_tf turtle_tf_broadcaster.py __name:=turtle2_tf_broadcaster _turtle:=turtle2
rosrun learning_tf turtle_tf_listener.py
注：显示“ the rosdep view is empty: call ‘sudo rosdep init’ and ‘rosdep update’ ”的话不用介意。
上面完成后就会有一个海龟生成并跑向中间的第1只海龟。
rosrun turtlesim turtle_teleop_key
我们用键盘控制海龟，同样可以让第2只海龟追着我们跑。
