ROS系统实现 tf坐标系广播与监听

安装Ros中 tf 相关功能包

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

启动launch文件，这个launch文件相当于一个脚本，可以一次性启动很多节点

roslaunch turtle_tf turtle_tf_demo.launch

启动海龟控制节点

rosrun turtlesim turtle_teleop_key

能够监听当前时刻所有通过ROS广播的tf坐标系，并绘制出树状图表示坐标系之间的连接关系保存到离线文件中，监听5秒后，保存5秒内坐标系之间的关系，会生成一个pdf文件。

rosrun tf view_frames

使用tf_echo工具可以查看两个广播参考系之间的关系。

rosrun tf tf_echo [reference_frame] [target_frame]

例如：

rosrun tf tf_echo turtle1 turtle2

通过rvize可视化工具更加形象的看到这三者之间的关系。

rosrun rviz rviz -d 'rospack find turtle_tf' /rviz/turtle.rviz

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cd ~/catkin_ws/src catkin_create_pkg learning_tf roscpp rospy tf turtlesim

如何实现一个tf广播器

• 定义TF广播器
• 创建坐标变换值
• 发布坐标变换

如何实现一个TF监听器

• 定义TF监听器
• 查找坐标变换

在创建的 learning_tf 目录中的src文件夹下创建一个 cpp文件

cd ~/catkin_ws/src/learning_tf/src touch turtle_tf_broadcaster.cpp

在 turtle_tf_broadcaster.cpp 文件中写入以下代码。
以下代码的功能：产生tf数据，并计算、发布turtle2的速度指令

#include <ros/ros.h> #include <tf/transform_broadcaster.h> #include <turtlesim/Pose.h>std::string turtle_name;void poseCallback(const turtlesim::PoseConstPtr& msg) {// 创建tf的广播器static tf::TransformBroadcaster br;// 初始化tf数据tf::Transform transform;transform.setOrigin( tf::Vector3(msg->x, msg->y, 0.0) );tf::Quaternion q;q.setRPY(0, 0, msg->theta);transform.setRotation(q);// 广播world与海龟坐标系之间的tf数据br.sendTransform(tf::StampedTransform(transform, ros::Time::now(), "world", turtle_name)); }int main(int argc, char** argv) {// 初始化ROS节点ros::init(argc, argv, "my_tf_broadcaster");// 输入参数作为海龟的名字if (argc != 2){ROS_ERROR("need turtle name as argument"); return -1;}turtle_name = argv[1];// 订阅海龟的位姿话题ros::NodeHandle node;ros::Subscriber sub = node.subscribe(turtle_name+"/pose", 10, &poseCallback);// 循环等待回调函数ros::spin();return 0; };

在创建的 learning_tf 目录中的src文件夹下创建一个 cpp文件

cd ~/catkin_ws/src/learning_tf/src touch turtle_tf_listener.cpp

在 turtle_tf_listener.cpp 文件中写入以下代码。
以下代码的功能：监听tf数据，并计算、发布turtle2的速度指令

#include <ros/ros.h> #include <tf/transform_listener.h> #include <geometry_msgs/Twist.h> #include <turtlesim/Spawn.h>int main(int argc, char** argv) {// 初始化ROS节点ros::init(argc, argv, "my_tf_listener");// 创建节点句柄ros::NodeHandle node;// 请求产生turtle2ros::service::waitForService("/spawn");ros::ServiceClient add_turtle = node.serviceClient<turtlesim::Spawn>("/spawn");turtlesim::Spawn srv;add_turtle.call(srv);// 创建发布turtle2速度控制指令的发布者ros::Publisher turtle_vel = node.advertise<geometry_msgs::Twist>("/turtle2/cmd_vel", 10);// 创建tf的监听器tf::TransformListener listener;ros::Rate rate(10.0);while (node.ok()){// 获取turtle1与turtle2坐标系之间的tf数据tf::StampedTransform transform;try{listener.waitForTransform("/turtle2", "/turtle1", ros::Time(0), ros::Duration(3.0));listener.lookupTransform("/turtle2", "/turtle1", ros::Time(0), transform);}catch (tf::TransformException &ex) {ROS_ERROR("%s",ex.what());ros::Duration(1.0).sleep();continue;}// 根据turtle1与turtle2坐标系之间的位置关系，计算turtle2需要运动的线速度和角速度// 并发布速度控制指令，使turtle2向turtle1移动geometry_msgs::Twist vel_msg;vel_msg.angular.z = 4.0 * atan2(transform.getOrigin().y(),transform.getOrigin().x());vel_msg.linear.x = 0.5 * sqrt(pow(transform.getOrigin().x(), 2) +pow(transform.getOrigin().y(), 2));turtle_vel.publish(vel_msg);rate.sleep();}return 0; };

在CMakeLists.txt中添加以下代码：

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})

编译项目

cd ~/catkin_ws catkin_make

设置环境变量，让系统能够找到该工作空间

source devel/setup.bash

启动ROS Master

roscore

启动小海龟仿真器

rosrun turtlesim turtlesim_node

发布/turtle1海龟坐标系关系

rosrun learning_tf turtle_tf_broadcaster __name:=turtle1_tf_broadcaster /turtle1

注：turtle_tf_broadcaster __name:=turtle1_tf_broadcaster 重新命名

发布/turtle2海龟坐标系关系

rosrun learning_tf turtle_tf_broadcaster __name:=turtle2_tf_broadcaster /turtle2

启动自定义的节点

rosrun learning_tf turtle_tf_listener

启动海龟控制节点

rosrun turtlesim turtle_teleop_key

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用Python实现的步骤：

cd ~/catkin_ws/src/learning_tf

创建 scripts 文件夹

mkdir scripts cd scripts

创建 turtle_tf_broadcaster.py Python文件

touch turtle_tf_broadcaster.py

用Python实现的代码：
以下代码的功能：请求/show_person服务，服务数据类型learning_service::Person

#!/usr/bin/env python # -*- coding: utf-8 -*-import roslib roslib.load_manifest('learning_tf') import rospyimport tf import turtlesim.msgdef handle_turtle_pose(msg, turtlename):br = tf.TransformBroadcaster()br.sendTransform((msg.x, msg.y, 0),tf.transformations.quaternion_from_euler(0, 0, msg.theta),rospy.Time.now(),turtlename,"world")if __name__ == '__main__':rospy.init_node('turtle_tf_broadcaster')turtlename = rospy.get_param('~turtle')rospy.Subscriber('/%s/pose' % turtlename,turtlesim.msg.Pose,handle_turtle_pose,turtlename)rospy.spin()

创建 turtle_tf_listener.py Python文件

touch turtle_tf_listener.py

用Python实现的代码：
以下代码的功能：请求/show_person服务，服务数据类型learning_service::Person

#!/usr/bin/env python # -*- coding: utf-8 -*-import roslib roslib.load_manifest('learning_tf') import rospy import math import tf import geometry_msgs.msg import turtlesim.srvif __name__ == '__main__':rospy.init_node('turtle_tf_listener')listener = tf.TransformListener()rospy.wait_for_service('spawn')spawner = rospy.ServiceProxy('spawn', turtlesim.srv.Spawn)spawner(4, 2, 0, 'turtle2')turtle_vel = rospy.Publisher('turtle2/cmd_vel', geometry_msgs.msg.Twist,queue_size=1)rate = rospy.Rate(10.0)while not rospy.is_shutdown():try:(trans,rot) = listener.lookupTransform('/turtle2', '/turtle1', rospy.Time(0))except (tf.LookupException, tf.ConnectivityException, tf.ExtrapolationException):continueangular = 4 * math.atan2(trans[1], trans[0])linear = 0.5 * math.sqrt(trans[0] ** 2 + trans[1] ** 2)cmd = geometry_msgs.msg.Twist()cmd.linear.x = linearcmd.angular.z = angularturtle_vel.publish(cmd)rate.sleep()

注意：需要将Python设置为可执行文件。

启动ROS Master

roscore

启动小海龟仿真器

rosrun turtlesim turtlesim_node

发布/turtle1海龟坐标系关系

rosrun learning_tf turtle_tf_broadcaster.py __name:=turtle1_tf_badcaster _turtle:=turtle1

发布/turtle2海龟坐标系关系

rosrun learning_tf turtle_tf_broadcaster.py __name:=turtle2_tf_badcaster _turtle:=turtle2

启动自定义的监听节点

rosrun learning_tf turtle_tf_listener.py

启动海龟控制节点

rosrun turtlesim turtle_teleop_key

总结

以上是生活随笔为你收集整理的ROS系统实现 tf坐标系广播与监听的全部内容，希望文章能够帮你解决所遇到的问题。

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