跟随小乌龟：基于TF的坐标系与运动控制

本篇文档主要介绍了如何在ROS（Robot Operating System，机器人操作系统）环境中实现一个简单的跟随系统，涉及到了 turtlesim 模块，这是一个基于ROS的多机器人模拟环境，常用于教学和实验目的。具体步骤如下： 1. 效果介绍：界面上有两个名为小乌龟A和小乌龟B的角色，小乌龟B需要跟随小乌龟A移动。小乌龟A通过键盘输入控制自己的移动，而小乌龟B则是通过编程逻辑来实时跟踪小乌龟A的位置。 2. 坐标系构建：在ROS中，每个物体都有自己的坐标系。在这个场景中，首先定义了一个世界坐标系作为全局参照，然后分别创建了小乌龟A和小乌龟B的自身坐标系。小乌龟A和小乌龟B的坐标系独立于世界坐标系，并且小乌龟B的坐标系会根据小乌龟A的位置进行变换。 3. 广播和监听：为了实现实时通信，使用`tf`（transform framework）模块，小乌龟A通过`TransformBroadcaster`类定期发布自身的位置信息（位置和姿态），包括x、y坐标以及绕z轴的旋转角度θ。小乌龟B作为接收者，通过`TransformListener`监听小乌龟A的位置更新，并根据接收到的信息调整自身的坐标。 4. 四元数表示：在ROS中，姿态信息通常使用四元数（quaternion）来表示，这是相对于欧拉角（Euler angles）更精确且避免了旋转顺序问题的方式。`quaternion_from_euler`函数被用来将欧拉角转换为四元数，然后将其发送到TF工具。 5. 运动规划与监听：在主循环中，小乌龟B的代码持续监听小乌龟A的位置，并通过`listener`获取小乌龟A相对于小乌龟B的实时位置。这个功能使得小乌龟B能够动态地调整自己的运动，以便始终跟随小乌龟A。 总结来说，这段代码展示了如何在ROS环境中使用基本的机器人导航和定位技术，通过建立和更新坐标系，以及广播和监听机制，实现了小乌龟B对小乌龟A的跟随。这对于理解和实践机器人控制和通信技术是非常实用的示例。