ros2机器人如何使用tf2坐标数据?

时间: 2023-02-21 15:12:00 浏览: 51
使用 ROS2 中的 tf2 库可以方便地处理坐标变换,包括平移和旋转。首先,需要安装 ROS2 中的 tf2 库,然后在你的代码中引入 tf2 的头文件。 接下来,你需要创建一个 tf2 的 TransformBroadcaster 对象,它将负责广播坐标变换的数据。你可以使用 TransformBroadcaster 对象的 sendTransform 函数来广播坐标变换的数据。 sendTransform 函数需要传入一些参数,例如:变换的时间戳、变换的原点坐标、变换的目标坐标、变换的平移量和旋转量。 最后,你可以使用 tf2 的 TransformListener 对象来订阅坐标变换的数据。TransformListener 对象可以帮助你计算从一个坐标系到另一个坐标系的变换。 以上是 ROS2 中使用 tf2 处理坐标数据的一般流程。详细的示例代码可以在 ROS2 官方文档中找到。
相关问题

ros2机器人tf坐标系统发布和订阅示例代码

Ros2机器人的TF坐标系统发布和订阅示例代码可以在Github上找到,例如https://github.com/ros2/examples/tree/master/tf2_examples。您也可以在ROS2社区中搜索关于TF坐标系统发布和订阅的更多信息。

ros系统TF与TF2

ROS(Robot Operating System)是一款用于机器人开发的开源软件平台,它提供了一些常用的功能模块和工具,如传感器数据处理、运动控制、导航、定位等。其中,TF(Transform)是ROS中非常重要的一个模块,主要用于机器人坐标系的变换和坐标系之间的关系。随着ROS的不断发展,TF2被引入到ROS中,取代了原来的TF模块。本文将介绍ROS系统中TF与TF2的相关知识。 1. TF TF是ROS中的一个模块,主要用于机器人坐标系的变换和坐标系之间的关系。TF可以帮助我们处理机器人在不同坐标系下的运动和感知,为机器人控制和导航等任务提供支持。TF的主要功能包括: 1)管理坐标系之间的关系:TF可以帮助我们管理机器人不同坐标系之间的关系,包括父子关系、坐标系之间的相对位置和姿态等。 2)发布变换:TF可以将一个坐标系的变换发布到ROS系统中,供其他节点使用。 3)监听变换:TF可以监听一个坐标系的变换,当变换发生变化时,TF会自动更新坐标系之间的关系。 2. TF2 TF2是ROS中TF模块的升级版,它主要解决了TF模块存在的一些问题,并且提供了更加灵活和高效的接口。TF2的主要改进包括: 1)可扩展性:TF2支持动态添加和移除坐标系,可以在运行时动态调整坐标系之间的关系。 2)高效性:TF2使用了一些优化算法,可以在运行时快速计算坐标系之间的变换关系,提高了系统的效率。 3)可靠性:TF2使用了一些错误检测和纠正机制,可以防止坐标系之间出现不一致或错误的关系。 总的来说,TF2相对于TF模块来说更加灵活、高效和可靠,是ROS系统中不可或缺的一个模块。

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tf2_filter是一个ROS(机器人操作系统)中功能包,用于进行时间和坐标变换相关的滤波操作。它是基于tf2库的,tf2库提供了在ROS中进行坐标变换和传输的功能。tf2_filter通过订阅tf变换信息和其他消息,结合滤波算法,可以对传感器数据进行滤波处理。 tf2_filter的具体实现是通过使用tf2_ros::Buffer和tf2_ros::BufferInterface类来实现的。tf2_ros::Buffer类是tf2库中的一个实用工具,它提供了存储和查询坐标变换信息的功能。tf2_ros::BufferInterface类是Buffer类的接口,用于在应用程序中使用Buffer类的相关功能。 tf2_filter还使用了tf::MessageFilter模板类,该类用于过滤订阅的消息,并根据时间和坐标变换的关系,只选择与指定坐标系对齐的消息进行处理。 总而言之,tf2_filter是一个用于进行时间和坐标变换滤波的功能包,它使用tf2库中的Buffer和BufferInterface类来存储和查询坐标变换信息,并使用MessageFilter类来过滤和处理订阅的消息。123 #### 引用[.reference_title] - *1* *2* *3* [tf之 MessageFilter 与 tf::MessageFilter理解与应用](https://blog.csdn.net/tiancailx/article/details/103804070)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v93^chatsearchT3_1"}}] [.reference_item style="max-width: 100%"] [ .reference_list ]
机器人坐标变化的基本原理是通过传感器获得机器人当前的姿态信息,包括位置和方向等,然后根据机器人移动的方式和所处的环境,计算出机器人在新坐标系下的位置和方向信息。 在ROS中,可以使用tf库提供的函数来实现机器人坐标变换。其中,最常用的是tf.TransformBroadcaster和tf.TransformListener类的API函数。tf.TransformBroadcaster可以将机器人的坐标变换广播给其他节点,而tf.TransformListener则可以监听其他节点广播的坐标变换信息并进行相应的处理。 例如,可以使用tf.TransformBroadcaster的sendTransform函数将机器人在map坐标系下的姿态信息广播出去: import tf br = tf.TransformBroadcaster() br.sendTransform((x, y, z), tf.transformations.quaternion_from_euler(roll, pitch, yaw), rospy.Time.now(), "robot", "map") 其中,(x, y, z)是机器人在map坐标系下的位置,tf.transformations.quaternion_from_euler(roll, pitch, yaw)是机器人在map坐标系下的旋转信息,"robot"是机器人的坐标系名称,"map"是机器人所处的坐标系名称。 而tf.TransformListener的lookupTransform函数可以获取其他节点广播的坐标变换信息: import tf listener = tf.TransformListener() (trans, rot) = listener.lookupTransform("map", "robot", rospy.Time(0)) 其中,"map"和"robot"分别是要查询的坐标系名称,rospy.Time(0)表示要获取最新的坐标变换信息。该函数会返回机器人在map坐标系下的位置信息trans和旋转信息rot。
要将点云转换到机器人基础帧中,需要使用tf库中的TransformListener和TransformBroadcaster。 首先,你需要创建一个TransformListener对象,用于监听机器人的位姿变化。在ROS中,机器人的位姿通常是由tf发布的。所以,你需要订阅tf的变化,并且在回调函数中获取机器人的位姿。 其次,你需要创建一个TransformBroadcaster对象,用于发布点云在机器人基础帧中的位姿变化。在ROS中,可以使用tf库中的TransformStamped消息类型来描述变换。你需要创建一个TransformStamped消息,并且设置消息中的源坐标系和目标坐标系。然后,你需要设置变换矩阵,并且发布消息。 下面是一些示例代码,用于将点云从一个坐标系转换到机器人基础帧中: python import rospy import tf from sensor_msgs.msg import PointCloud2 class PointCloudTransformer: def __init__(self): self.listener = tf.TransformListener() self.publisher = rospy.Publisher('/transformed_pointcloud', PointCloud2, queue_size=1) def transform_pointcloud(self, pointcloud): # Get the transform from the pointcloud frame to the robot base frame try: time = rospy.Time(0) self.listener.waitForTransform('robot_base_frame', pointcloud.header.frame_id, time, rospy.Duration(1.0)) (trans, rot) = self.listener.lookupTransform('robot_base_frame', pointcloud.header.frame_id, time) except (tf.LookupException, tf.ConnectivityException, tf.ExtrapolationException): rospy.logerr('Failed to get transform from %s to robot_base_frame' % pointcloud.header.frame_id) return # Create a transform message transform = tf.Transform() transform.setTranslation(trans) transform.setRotation(rot) transform_msg = tf.transformations.toMsg(transform) # Transform the pointcloud transformed_pointcloud = tf2_geometry_msgs.do_transform_cloud(pointcloud, transform_msg) # Publish the transformed pointcloud self.publisher.publish(transformed_pointcloud) 在这个示例代码中,我们创建了一个PointCloudTransformer类,其中包含一个TransformListener和一个TransformBroadcaster对象。在transform_pointcloud函数中,我们首先获取点云在机器人基础帧中的变换矩阵。然后,我们创建一个TransformStamped消息,并且设置消息中的源坐标系和目标坐标系。最后,我们使用tf2_geometry_msgs库中的do_transform_cloud函数,将点云转换到机器人基础帧中,并且发布转换后的点云消息。
在ROS中实现tf变换需要以下两个步骤: 1. 发布tf变换信息:需要创建一个tf广播器,通过该广播器发布机器人各个坐标系之间的tf变换信息。在ROS中,可以使用tf::TransformBroadcaster类来实现tf变换信息的发布,具体步骤如下: - 创建一个tf::TransformBroadcaster对象。 - 构造一个tf::Transform对象,表示需要发布的tf变换信息。 - 调用sendTransform()函数发布tf变换信息。 2. 订阅tf变换信息:需要创建一个tf监听器,通过该监听器订阅机器人各个坐标系之间的tf变换信息。在ROS中,可以使用tf::TransformListener类来实现tf变换信息的订阅,具体步骤如下: - 创建一个tf::TransformListener对象。 - 调用lookupTransform()函数获取需要订阅的tf变换信息。 下面是一个简单的例子,演示如何通过tf广播器发布机器人的tf变换信息: cpp #include <ros/ros.h> #include <tf/transform_broadcaster.h> int main(int argc, char** argv){ ros::init(argc, argv, "robot_tf_publisher"); ros::NodeHandle n; tf::TransformBroadcaster broadcaster; ros::Rate loop_rate(10.0); while (n.ok()){ tf::Transform transform; transform.setOrigin( tf::Vector3(0.0, 2.0, 0.0) ); tf::Quaternion q; q.setRPY(0, 0, 1.57); transform.setRotation(q); broadcaster.sendTransform(tf::StampedTransform(transform, ros::Time::now(), "base_link", "laser")); loop_rate.sleep(); } return 0; }; 上述代码中,创建了一个tf广播器broadcaster,并在每个循环周期中发布机器人的tf变换信息,其中setOrigin()函数和setRotation()函数用于设置机器人的坐标系之间的变换关系。在本例中,机器人的激光雷达坐标系"laser"相对于机器人底盘坐标系"base_link"沿着z轴平移了2米,并绕z轴旋转了90度(即1.57弧度)。 如果需要订阅机器人的tf变换信息,可以通过如下代码实现: cpp #include <ros/ros.h> #include <tf/transform_listener.h> int main(int argc, char** argv){ ros::init(argc, argv, "robot_tf_listener"); ros::NodeHandle n; tf::TransformListener listener; ros::Rate loop_rate(10.0); while (n.ok()){ tf::StampedTransform transform; try{ listener.lookupTransform("base_link", "laser", ros::Time(0), transform); } catch (tf::TransformException &ex) { ROS_ERROR("%s",ex.what()); ros::Duration(1.0).sleep(); continue; } ROS_INFO("Translation: [%f, %f, %f]", transform.getOrigin().x(), transform.getOrigin().y(), transform.getOrigin().z()); ROS_INFO("Rotation: [%f, %f, %f, %f]", transform.getRotation().x(), transform.getRotation().y(), transform.getRotation().z(), transform.getRotation().w()); loop_rate.sleep(); } return 0; }; 上述代码中,创建了一个tf监听器listener,并在每个循环周期中获取机器人的tf变换信息,其中lookupTransform()函数用于获取机器人底盘坐标系"base_link"到激光雷达坐标系"laser"之间的tf变换信息,getOrigin()函数和getRotation()函数用于获取tf变换信息中的平移和旋转部分。
在ROS中,tf库提供了一个方便的框架来处理传感器和机器人模型之间的坐标变换。tf库包括多个节点,包括tf发布器、tf监听器和tf转换器等,可以用来实现基于坐标变换的机器人控制和导航。 在进行坐标变换时,通常情况下使用前向计算,即从源坐标系转换到目标坐标系。但是,在某些情况下,需要进行反向计算,即从目标坐标系计算出源坐标系。这种情况通常出现在机器人姿态控制和导航中。 在ROS中,可以使用tf库中的lookupTransform函数进行反向计算。该函数的参数包括目标坐标系和源坐标系的名称,以及时间戳。函数返回一个TransformStamped类型的对象,其中包含了源坐标系到目标坐标系的坐标变换信息。 以下是一个示例代码,实现了从目标坐标系到源坐标系的反向计算: #include <ros/ros.h> #include <tf/transform_listener.h> int main(int argc, char** argv) { ros::init(argc, argv, "tf_reverse_example"); // 创建tf监听器 tf::TransformListener listener; // 设置目标坐标系和源坐标系的名称 std::string target_frame = "target_frame"; std::string source_frame = "source_frame"; // 等待tf变换信息 while (ros::ok()) { tf::StampedTransform transform; try { // 从目标坐标系到源坐标系的反向计算 listener.lookupTransform(target_frame, source_frame, ros::Time(0), transform); // 输出坐标变换信息 ROS_INFO_STREAM("Transform from " << source_frame << " to " << target_frame << ":"); ROS_INFO_STREAM("Translation: [" << transform.getOrigin().x() << ", " << transform.getOrigin().y() << ", " << transform.getOrigin().z() << "]"); ROS_INFO_STREAM("Rotation: [" << transform.getRotation().x() << ", " << transform.getRotation().y() << ", " << transform.getRotation().z() << ", " << transform.getRotation().w() << "]"); } catch (tf::TransformException ex) { ROS_ERROR("%s", ex.what()); } // 等待1秒钟 ros::Duration(1.0).sleep(); } return 0; } 在这个示例代码中,我们创建了一个tf监听器,并设置了目标坐标系和源坐标系的名称。然后,在一个while循环中,使用lookupTransform函数进行反向计算,并输出坐标变换信息。最后,等待1秒钟后重复执行该过程。

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