使用旋转轴和旋转角计算四元数：从欧拉角到TF变换

"该资源是一份关于通过旋转轴和旋转角来估计四元数的非线性系统习题解答，作者是Hassan K. Khalil。内容涉及到将欧拉角转换为四元数，从四元数获取旋转轴，以及根据旋转轴和旋转角估算四元数的方法。此外，还提到了ROS入门的相关知识，包括ROS的基本概念、文件系统、通信架构以及常用工具的使用。" 在机器人操作系统（ROS）中，四元数是一种常用于表示旋转的重要数学工具。四元数具有四个分量，能够简洁且无歧义地表示三维空间中的旋转。本资源中，首先介绍了如何从欧拉角（yaw、pitch、roll）计算四元数。欧拉角分别对应于绕Z、Y、X轴的旋转角度，而四元数则通过tf::Quaternion类的setRPY方法进行转换。 接着，展示了如何从一个四元数获取其对应的旋转轴。四元数的旋转轴可以通过getAxis()方法得到，它返回一个tf::Vector3对象，包含三个分量表示旋转轴的方向。 进一步，资源解释了如何根据旋转轴和旋转角来估计新的四元数。利用tf::Quaternion的setRotation()方法，可以设定一个特定旋转轴和旋转角（例如90度）来构造一个新的四元数。 此外，资源还提到了旋转矩阵的使用，它与四元数密切相关，可以互相转换。setRotation()函数通过四元数得到旋转矩阵，而getEulerYPR()函数则用于从旋转矩阵中求出欧拉角。 ROS入门部分涉及了ROS的基本介绍，如ROS的发展历程、安装教程，以及ROS的文件系统结构，包括Catkin工作空间、Package、CMakeLists.txt和package.xml等关键组件。同时，资源涵盖了ROS的通信架构，如Nodes、Master、Topics、Messages（Msg）、Services（Srv）、Parameter Server以及Actions，并列举了一些常见的msg和srv类型。 最后，资源提及了在ROS开发中常用的工具，如仿真环境Gazebo、可视化工具RViz、图形化插件Rqt、数据记录工具Rosbag、ROS与Web交互的Rosbridge，以及运动规划库moveit!。 整个资源以实践代码示例和章节结构，为学习者提供了一个了解和掌握四元数转换及ROS基本操作的综合指南。