ros 机械臂 相机坐标系如何变换到基坐标系

在 ROS 中，一个机械臂通常由多个关节组成，每个关节都有自己的坐标系。此外，机械臂通常还配备了一些传感器，如相机等，这些传感器也有自己的坐标系。

在进行机械臂控制和感知任务时，需要将传感器采集到的数据转换到机械臂基坐标系（也称为世界坐标系）中，以便机械臂能够正确地执行任务。这个过程就是坐标系变换。

具体来说，将相机坐标系转换到机械臂基坐标系的过程分为两步：

1. 相机坐标系到机械臂末端执行器坐标系的变换

这个变换通常由相机厂商提供相应的标定文件，可以通过 ROS 中的 camera_calibration 工具包进行标定。标定完成后，可以得到相机坐标系到机械臂末端执行器坐标系的变换矩阵。

2. 机械臂末端执行器坐标系到机械臂基坐标系的变换

这个变换通常由机械臂厂商提供机械臂的 DH 参数，可以通过 ROS 中的 moveit 工具包进行建模。建模完成后，可以得到机械臂末端执行器坐标系到机械臂基坐标系的变换矩阵。

将这两个变换矩阵相乘，就得到了相机坐标系到机械臂基坐标系的变换矩阵。然后，就可以用这个变换矩阵将相机坐标系采集到的数据转换到机械臂基坐标系中了。

相关问题

这段代码计算将相机坐标下的螺栓坐标逆运算到机械臂工作台坐标系的逻辑

这段代码的主要目的是将相机坐标系下的螺栓坐标转换为机械臂基座坐标系下的坐标，并控制机械臂移动到目标位置。以下是关键步骤和逻辑：

1. **初始化ROS节点**：

   ros::init(argc, argv, "impedance_control");
   ros::NodeHandle nh;

2. **定义UR10e的控制和接收接口**：

   ur_rtde::RTDEReceiveInterface rtde_receive_ur10e("192.168.31.210", 125);
   ur_rtde::RTDEControlInterface rtde_control_ur10e("192.168.31.210");

3. **调用服务获取螺栓位姿**：

   ros::ServiceClient SerClientGetBoltPose = nh.serviceClient<bolt_pose::GetBoltPose>("GetBoltPose");
   ros::service::waitForService("GetBoltPose");
   bolt_pose::GetBoltPose SrvBoltPose;
   SerClientGetBoltPose.call(SrvBoltPose);

4. **提取螺栓姿态和位置（相机坐标系）**：

   Eigen::Matrix<double,3,1> VecCam_Bolt(SrvBoltPose.response.BoltPose[3].data, SrvBoltPose.response.BoltPose[4].data, SrvBoltPose.response.BoltPose[5].data);
   Eigen::Matrix<double,3,1> VecZAxiz(0, 0, 1);
   Eigen::Matrix<double,3,3> RCam_Bolt = Eigen::Quaterniond::FromTwoVectors(VecZAxiz, VecCam_Bolt).toRotationMatrix();
   Eigen::Matrix<double,3,3> Rz180 << -1, 0, 0, 0, -1, 0, 0, 0, 1;
   RCam_Bolt = RCam_Bolt * Rz180;

   Eigen::Matrix<double,4,1> PositionCam_Bolt(SrvBoltPose.response.BoltPose[0].data, SrvBoltPose.response.BoltPose[1].data, SrvBoltPose.response.BoltPose[2].data, 1);

5. **定义相机外参矩阵（法兰坐标系）**：

   Eigen::Matrix<double,4,4> TFlane_Cam = Eigen::Matrix<double, 4, 4>::Zero();
   Eigen::Quaterniond QuaFlane_Cam(-0.0001945800004997213, 0.004451595012178061, -0.002148722383039332, 0.9999877641414376);
   TFlane_Cam.block(0,0,3,3) = QuaFlane_Cam.toRotationMatrix();
   TFlane_Cam(0,3) = double(-0.04011327097795492);
   TFlane_Cam(1,3) = double(0.08832091157775031);
   TFlane_Cam(2,3) = double(-0.029894986535154933);
   TFlane_Cam(3,3) = double(1.0);

6. **获取当前法兰盘位姿（基座坐标系）**：

   vector<double> URPoseFlane_Cur = rtde_receive_ur10e.getActualTCPPose();
   Eigen::Matrix<double,4,4> TBase_Flane_Cur = Eigen::Matrix<double, 4, 4>::Zero();
   Eigen::Matrix<double,3,3> RBase_Flane_Cur = RotationVector2RotationMatrix(URPoseFlane_Cur[3], URPoseFlane_Cur[4], URPoseFlane_Cur[5]);
   TBase_Flane_Cur.block(0,0,3,3) = RBase_Flane_Cur;
   TBase_Flane_Cur(0,3) = double(URPoseFlane_Cur[0]);
   TBase_Flane_Cur(1,3) = double(URPoseFlane_Cur[1]);
   TBase_Flane_Cur(2,3) = double(URPoseFlane_Cur[2]);
   TBase_Flane_Cur(3,3) = double(1.0);

7. **计算相机当前位姿（基座坐标系）**：

   Eigen::Matrix<double,4,4> TBase_Cam_Cur = TBase_Flane_Cur * TFlane_Cam;

8. **计算螺栓姿态（基座坐标系）**：

   Eigen::Matrix<double,3,3> RBase_Cam_Cur = TBase_Cam_Cur.block(0,0,3,3);
   Eigen::Matrix<double,3,3> RBase_Bolt = RBase_Cam_Cur * RCam_Bolt;
   vector<double> URRVBase_Bolt = RotationMatrix2RotationVector(RBase_Bolt);

9. **计算螺栓位置（基座坐标系）**：

   Eigen::Matrix<double,4,1> PositionBase_Bolt = TBase_Cam_Cur * PositionCam_Bolt;

10. **构建螺栓位姿（基座坐标系）**：

    Eigen::Matrix<double,4,4> TBase_Bolt = Eigen::Matrix<double, 4, 4>::Identity();
    TBase_Bolt.block(0,0,3,3) = RBase_Bolt;
    TBase_Bolt(0,3) = PositionBase_Bolt(0);
    TBase_Bolt(1,3) = PositionBase_Bolt(1);
    TBase_Bolt(2,3) = PositionBase_Bolt(2);

11. **定义法兰位姿（套筒坐标系）**：

    Eigen::Matrix<double,4,4> TSleeve_Flane = Eigen::Matrix<double, 4, 4>::Identity();
    TSleeve_Flane(0,3) = -0.002;
    TSleeve_Flane(1,3) = 0.008;
    TSleeve_Flane(2,3) = -0.119;

12. **计算目标法兰位姿（基座坐标系）**：

    Eigen::Matrix<double,4,4> TBase_Flane_Tar = TBase_Bolt * TSleeve_Flane;

13. **构建目标位姿并控制机械臂移动**：

    vector<double> VecURMove(6);
    VecURMove[0] = TBase_Flane_Tar(0,3);
    VecURMove[1] = TBase_Flane_Tar(1,3);
    VecURMove[2] = TBase_Flane_Tar(2,3);
    VecURMove[3] = URRVBase_Bolt[0];
    VecURMove[4] = URRVBase_Bolt[1];
    VecURMove[5] = URRVBase_Bolt[2];

    rtde_control_ur10e.moveL(VecURMove, 0.05, 0.01);

通过这些步骤，代码成功地将相机坐标系下的螺栓坐标转换为机械臂基座坐标系下的坐标，并控制机械臂移动到目标位置。

ros机械臂末端tcp标定方法

机械臂末端TCP标定是指通过对机械臂末端的外部传感器进行标定，确定机械臂末端工具中心点（TCP）在机械臂坐标系中的位置和姿态。ROS中提供了相应的工具和库，可以方便地实现机械臂末端TCP标定。

一般来说，实现机械臂末端TCP标定的步骤如下：

1. 安装机械臂末端的外部传感器，例如相机或激光雷达等，并将其连接到计算机上。

2. 在ROS中启动机械臂控制节点和外部传感器节点，建立机械臂坐标系和外部传感器坐标系之间的转换关系。

3. 运行机械臂控制程序，使机械臂末端移动到几个已知的位置和姿态，记录外部传感器测量到的相应位置和姿态数据。

4. 使用ROS中的标定工具或库，根据已知位置和姿态数据计算出机械臂末端TCP的位置和姿态，并更新机械臂坐标系和外部传感器坐标系之间的转换关系。

5. 验证标定结果的准确性，如果有误差，则重新进行标定。

需要注意的是，机械臂末端TCP标定需要使用精确的测量设备和准确的标定算法，以确保标定结果的精度和可靠性。