《ROS1学习笔记10——坐标管理系统》

1、机器人坐标变换

2、TF功能包

1、TF功能包能干什么？

• 五秒钟之前，机器人头部坐标相对于全局坐标系的关系是什么样的？
• 机器人夹取的物体相对于机器人中心坐标系的位置在哪？
• 机器人中心坐标系相对于全局坐标系的位置在哪？

2、TF坐标变换如何实现

• 广播TF变换
• 监听TF变换

3、TF工具

3.1、安装工具包

首先输入下列命令安装工具包，我这里之前安装过了，蓑衣提示为是最新版本。

sudo apt-get install ros-noetic-turtle-tf2

3.2、运行脚本

在ros包中提供了一个关于TF演示的脚本

我们这里输入

roslaunch turtle_tf2 turtle_tf2_demo.launch

就会出现两个海龟跟随的画面

（我最开始运行该脚本时，报了下面的错误：

Use arrow keys to move the turtle. ‘q’ to quit.
process[turtle2_tf_broadcaster-5]: started with pid [7483]
/usr/bin/env: “python”: 没有那个文件或目录 /usr/bin/env: “python”: 没有那个文件或目录
process[turtle_pointer-6]: started with pid [7486]
[turtle1_tf_broadcaster-4] process has died [pid 7478, exit code 127,
cmd /opt/ros/noetic/lib/turtle_tf/turtle_tf_broadcaster.py
__name:=turtle1_tf_broadcaster __log:=/home/yang/.ros/log/aa10d01c-b3ad-11f0-a144-77641f2868bc/turtle1_tf_broadcaster-4.log].
log file:
/home/yang/.ros/log/aa10d01c-b3ad-11f0-a144-77641f2868bc/turtle1_tf_broadcaster-4*.log
[turtle2_tf_broadcaster-5] process has died [pid 7483, exit code 127,
cmd /opt/ros/noetic/lib/turtle_tf/turtle_tf_broadcaster.py
__name:=turtle2_tf_broadcaster __log:=/home/yang/.ros/log/aa10d01c-b3ad-11f0-a144-77641f2868bc/turtle2_tf_broadcaster-5.log].
log file:
/home/yang/.ros/log/aa10d01c-b3ad-11f0-a144-77641f2868bc/turtle2_tf_broadcaster-5*.log
[turtle_pointer-6] process has died [pid 7486, exit code 127, cmd
/opt/ros/noetic/lib/turtle_tf/turtle_tf_listener.py
__name:=turtle_pointer __log:=/home/yang/.ros/log/aa10d01c-b3ad-11f0-a144-77641f2868bc/turtle_pointer-6.log].
log file:
/home/yang/.ros/log/aa10d01c-b3ad-11f0-a144-77641f2868bc/turtle_pointer-6*.log

然后询问AI：ROS 某些 Python 脚本的第一行通常是 #!/usr/bin/env python，它会寻找系统中的 python 命令。但现代 Linux 系统默认可能只安装 Python 3（命令为 python3），没有 python 这个命令，导致脚本无法执行。
解决方法：
sudo ln -s /usr/bin/python3 /usr/bin/python）

继续回到这个脚本，当你鼠标放在终端上，控制上下左右键可以控制一只海龟进行移动，并且零一只海龟会跟随，这里就是用到了TF坐标。

3.3、生成TF 树的框架图

打开一个新的终端，输入

rosrun tf view_frames

监听5s钟，把5s内所有坐标关系都保存下来
并输出一个pdf，默认保存在终端目录下

打开frames.pdf

world时全局坐标系
turtle1和turtle2是两个海龟的坐标系

3.4、打印坐标系变换关系

rosrun tf tf_echo turtle1 turtle2

Translation（平移）：turtle2 原点相对于 turtle1 原点的位置，单位为米（m）。格式：[x, y, z]，分别对应 x 轴、y 轴、z 轴方向的偏移。
Rotation（旋转）：turtle2 坐标系相对于 turtle1 坐标系的姿态，有三种表示方式：
Quaternion（四元数）：[x, y, z, w]，ROS 中默认的旋转表示方式，避免万向锁问题。
RPY（欧拉角）：分别对应 Roll（横滚）、Pitch（俯仰）、Yaw（偏航），分为弧度（radian）和角度（degree）两种单位。

3.5、可视化工具

rosrun rviz rviz-d rospack find turtle_tf/rviz/turtle_rviz.rviz

进入可视化页面工具后，按以下操作新建一个TF坐标系

此时，再把鼠标放到刚运行脚本的终端上，移动小海龟，你会发现页面里的坐标图标也在移动，黄线的左边两个坐标系代表两个海龟，黄线右边的处在地图中间的是world坐标。