赞
踩
所谓静态坐标变换,是指两个坐标系之间的相对位置是固定的。
需求描述:
现有一机器人模型,核心构成包含主体与雷达,各对应一坐标系,坐标系的原点分别位于主体与雷达的物理中心,已知雷达原点相对于主体原点位移关系如下: x 0.2 y0.0 z0.5。当前雷达检测到一障碍物,在雷达坐标系中障碍物的坐标为 (2.0 3.0 5.0),请问,该障碍物相对于主体的坐标是多少?
结果演示:
实现分析:
实现流程:C++ 与 Python 实现流程一致
方案A:C++实现
创建项目功能包依赖于 tf2、tf2_ros、tf2_geometry_msgs、roscpp rospy std_msgs geometry_msgs
/* 静态坐标变换发布方: 发布关于 laser 坐标系的位置信息 实现流程: 1.包含头文件 2.初始化 ROS 节点 3.创建静态坐标转换广播器 4.创建坐标系信息 5.广播器发布坐标系信息 6.spin() */ // 1.包含头文件 #include "ros/ros.h" #include "tf2_ros/static_transform_broadcaster.h" #include "geometry_msgs/TransformStamped.h" #include "tf2/LinearMath/Quaternion.h" int main(int argc, char *argv[]) { setlocale(LC_ALL,""); // 2.初始化 ROS 节点 ros::init(argc,argv,"static_brocast"); // 3.创建静态坐标转换广播器 tf2_ros::StaticTransformBroadcaster broadcaster; // 4.创建坐标系信息 geometry_msgs::TransformStamped ts; //----设置头信息 ts.header.seq = 100; ts.header.stamp = ros::Time::now(); ts.header.frame_id = "base_link"; //----设置子级坐标系 ts.child_frame_id = "laser"; //----设置子级相对于父级的偏移量 ts.transform.translation.x = 0.2; ts.transform.translation.y = 0.0; ts.transform.translation.z = 0.5; //----设置四元数:将 欧拉角数据转换成四元数 tf2::Quaternion qtn; qtn.setRPY(0,0,0); ts.transform.rotation.x = qtn.getX(); ts.transform.rotation.y = qtn.getY(); ts.transform.rotation.z = qtn.getZ(); ts.transform.rotation.w = qtn.getW(); // 5.广播器发布坐标系信息 broadcaster.sendTransform(ts); ros::spin(); return 0; }
配置文件此处略。
/* 订阅坐标系信息,生成一个相对于 子级坐标系的坐标点数据,转换成父级坐标系中的坐标点 实现流程: 1.包含头文件 2.初始化 ROS 节点 3.创建 TF 订阅节点 4.生成一个坐标点(相对于子级坐标系) 5.转换坐标点(相对于父级坐标系) 6.spin() */ //1.包含头文件 #include "ros/ros.h" #include "tf2_ros/transform_listener.h" #include "tf2_ros/buffer.h" #include "geometry_msgs/PointStamped.h" #include "tf2_geometry_msgs/tf2_geometry_msgs.h" //注意: 调用 transform 必须包含该头文件 int main(int argc, char *argv[]) { setlocale(LC_ALL,""); // 2.初始化 ROS 节点 ros::init(argc,argv,"tf_sub"); ros::NodeHandle nh; // 3.创建 TF 订阅节点 tf2_ros::Buffer buffer; tf2_ros::TransformListener listener(buffer); ros::Rate r(1); while (ros::ok()) { // 4.生成一个坐标点(相对于子级坐标系) geometry_msgs::PointStamped point_laser; point_laser.header.frame_id = "laser"; point_laser.header.stamp = ros::Time::now(); point_laser.point.x = 1; point_laser.point.y = 2; point_laser.point.z = 7.3; // 5.转换坐标点(相对于父级坐标系) //新建一个坐标点,用于接收转换结果 //--------------使用 try 语句或休眠,否则可能由于缓存接收延迟而导致坐标转换失败------------------------ try { geometry_msgs::PointStamped point_base; point_base = buffer.transform(point_laser,"base_link"); ROS_INFO("转换后的数据:(%.2f,%.2f,%.2f),参考的坐标系是:",point_base.point.x,point_base.point.y,point_base.point.z,point_base.header.frame_id.c_str()); } catch(const std::exception& e) { // std::cerr << e.what() << '\n'; ROS_INFO("程序异常....."); } r.sleep(); ros::spinOnce(); } return 0; }
配置文件此处略。
可以使用命令行或launch文件的方式分别启动发布节点与订阅节点,如果程序无异常,控制台将输出,坐标转换后的结果。
方案B:Python实现
创建项目功能包依赖于 tf2、tf2_ros、tf2_geometry_msgs、roscpp rospy std_msgs geometry_msgs
#! /usr/bin/env python """ 静态坐标变换发布方: 发布关于 laser 坐标系的位置信息 实现流程: 1.导包 2.初始化 ROS 节点 3.创建 静态坐标广播器 4.创建并组织被广播的消息 5.广播器发送消息 6.spin """ # 1.导包 import rospy import tf2_ros import tf from geometry_msgs.msg import TransformStamped if __name__ == "__main__": # 2.初始化 ROS 节点 rospy.init_node("static_tf_pub_p") # 3.创建 静态坐标广播器 broadcaster = tf2_ros.StaticTransformBroadcaster() # 4.创建并组织被广播的消息 tfs = TransformStamped() # --- 头信息 tfs.header.frame_id = "world" tfs.header.stamp = rospy.Time.now() tfs.header.seq = 101 # --- 子坐标系 tfs.child_frame_id = "radar" # --- 坐标系相对信息 # ------ 偏移量 tfs.transform.translation.x = 0.2 tfs.transform.translation.y = 0.0 tfs.transform.translation.z = 0.5 # ------ 四元数 qtn = tf.transformations.quaternion_from_euler(0,0,0) tfs.transform.rotation.x = qtn[0] tfs.transform.rotation.y = qtn[1] tfs.transform.rotation.z = qtn[2] tfs.transform.rotation.w = qtn[3] # 5.广播器发送消息 broadcaster.sendTransform(tfs) # 6.spin rospy.spin()
权限设置以及配置文件此处略。
#! /usr/bin/env python """ 订阅坐标系信息,生成一个相对于 子级坐标系的坐标点数据, 转换成父级坐标系中的坐标点 实现流程: 1.导包 2.初始化 ROS 节点 3.创建 TF 订阅对象 4.创建一个 radar 坐标系中的坐标点 5.调研订阅对象的 API 将 4 中的点坐标转换成相对于 world 的坐标 6.spin """ # 1.导包 import rospy import tf2_ros # 不要使用 geometry_msgs,需要使用 tf2 内置的消息类型 from tf2_geometry_msgs import PointStamped # from geometry_msgs.msg import PointStamped if __name__ == "__main__": # 2.初始化 ROS 节点 rospy.init_node("static_sub_tf_p") # 3.创建 TF 订阅对象 buffer = tf2_ros.Buffer() listener = tf2_ros.TransformListener(buffer) rate = rospy.Rate(1) while not rospy.is_shutdown(): # 4.创建一个 radar 坐标系中的坐标点 point_source = PointStamped() point_source.header.frame_id = "radar" point_source.header.stamp = rospy.Time.now() point_source.point.x = 10 point_source.point.y = 2 point_source.point.z = 3 try: # 5.调研订阅对象的 API 将 4 中的点坐标转换成相对于 world 的坐标 point_target = buffer.transform(point_source,"world") rospy.loginfo("转换结果:x = %.2f, y = %.2f, z = %.2f", point_target.point.x, point_target.point.y, point_target.point.z) except Exception as e: rospy.logerr("异常:%s",e) # 6.spin rate.sleep()
权限设置以及配置文件此处略。
PS: 在 tf2 的 python 实现中,tf2 已经封装了一些消息类型,不可以使用 geometry_msgs.msg 中的类型
可以使用命令行或launch文件的方式分别启动发布节点与订阅节点,如果程序无异常,控制台将输出,坐标转换后的结果。
当坐标系之间的相对位置固定时,那么所需参数也是固定的: 父系坐标名称、子级坐标系名称、x偏移量、y偏移量、z偏移量、x 翻滚角度、y俯仰角度、z偏航角度,实现逻辑相同,参数不同,那么 ROS 系统就已经封装好了专门的节点,使用方式如下:
rosrun tf2_ros static_transform_publisher x偏移量 y偏移量 z偏移量 z偏航角度 y俯仰角度 x翻滚角度 父级坐标系 子级坐标系
示例:rosrun tf2_ros static_transform_publisher 0.2 0 0.5 0 0 0 /baselink /laser
也建议使用该种方式直接实现静态坐标系相对信息发布。
可以借助于rviz显示坐标系关系,具体操作:
另请参考:
http://wiki.ros.org/tf2/Tutorials/Writing%20a%20tf2%20static%20broadcaster%20%28C%2B%2B%29
http://wiki.ros.org/tf2/Tutorials/Writing%20a%20tf2%20static%20broadcaster%20%28Python%29
http://wiki.ros.org/tf2/Tutorials/Writing%20a%20tf2%20listener%20%28C%2B%2B%29
http://wiki.ros.org/tf2/Tutorials/Writing%20a%20tf2%20listener%20%28Python%29
Copyright © 2003-2013 www.wpsshop.cn 版权所有,并保留所有权利。