ROS机器人009-tf坐标变换

一，tf坐标变换的目的和功能

二，创建tf发布者，发布tf坐标

在系统中有一个tf坐标树，根节点为word坐标，各个对象需要发布自己相对世界坐标的位置到树中，ros就能帮我们进行计算，各个对象之间的相对位置和tf关系。
这里以两个小海龟的为例：
发布一个小海龟相对于世坐标系的tf变换

#include <ros/ros.h>
#include <tf/transform_broadcaster.h>
#include <turtlesim/Pose.h>

std::string turtle_name;

void poseCallback(const turtlesim::PoseConstPtr& msg)
{
    // 创建tf广播器
    static tf::TransformBroadcaster br;

    // 根据乌龟当前的位姿，设置相对于世界坐标系的坐标变换
    tf::Transform transform;
    //获取小海龟的x y坐标 由于z坐标为0，所以设为0，并设置
    transform.setOrigin( tf::Vector3(msg->x, msg->y, 0.0) );
    tf::Quaternion q;
    //获取小海龟的角速度，由于绕z轴旋转，所以只有z轴角速度
    q.setRPY(0, 0, msg->theta);
    transform.setRotation(q);

    // 发布坐标变换
    br.sendTransform(tf::StampedTransform(transform, ros::Time::now(), "world", turtle_name));
}

int main(int argc, char** argv)
{
    // 初始化节点
    ros::init(argc, argv, "my_tf_broadcaster");
    if (argc != 2)
    {
        ROS_ERROR("need turtle name as argument"); 
        return -1;
    };
    turtle_name = argv[1];

    // 订阅乌龟的pose信息
    //创建节点管理器
    ros::NodeHandle node;
    //创建话题订阅者，订阅小海龟的坐标信息，并进入poseCallback回调函数
    ros::Subscriber sub = node.subscribe(turtle_name+"/pose", 10, &poseCallback);

    ros::spin();

    return 0;
};

三， 创建tf变换的订阅者

订阅者订阅想要的目标关于世界坐标系的tf变换，从而能够进行相关处理，这里为让第二个小海龟跟随第一个小海龟的运动，上面我们已经分别发布了两只小海龟的相对于世界坐标系的tf变换，这里我们可以直接通过ros获取二者之间的坐标变换，根据相关函数关系，去计算发布第二个跟随小海龟需要移动的位置

#include <ros/ros.h>
#include <tf/transform_listener.h>
#include <geometry_msgs/Twist.h>
#include <turtlesim/Spawn.h>

int main(int argc, char** argv)
{
    // 初始化节点
    ros::init(argc, argv, "my_tf_listener");

    ros::NodeHandle node;

    // 通过服务调用，产生第二只乌龟turtle2
    ros::service::waitForService("spawn");
    ros::ServiceClient add_turtle =
    node.serviceClient<turtlesim::Spawn>("spawn");
    turtlesim::Spawn srv;
    add_turtle.call(srv);

    // 定义turtle2的速度控制发布器 控制第二只小海龟
    ros::Publisher turtle_vel =
    node.advertise<geometry_msgs::Twist>("turtle2/cmd_vel", 10);

    // 创建tf监听器
    tf::TransformListener listener;

    ros::Rate rate(10.0);
    while (node.ok())
    {
        tf::StampedTransform transform;
        try
        {
            //在tf树中 查找turtle2与turtle1的坐标变换
            //waitForTransform查找在tf树中是否存在二者的坐标变换，该函数会堵塞，因此设置超时时间 ros::Duration(3.0)
            listener.waitForTransform("/turtle2", "/turtle1", ros::Time(0), ros::Duration(3.0));
            //存在坐标变换后 获取二者的坐标变换关系，存储在transform中
            listener.lookupTransform("/turtle2", "/turtle1", ros::Time(0), transform);
        }
        catch (tf::TransformException &ex) 
        {
            ROS_ERROR("%s",ex.what());
            ros::Duration(1.0).sleep();
            continue;
        }

        // 根据turtle1和turtle2之间的坐标变换，计算turtle2需要运动的线速度和角速度
        // 并发布速度控制指令，使turtle2向turtle1移动
        geometry_msgs::Twist vel_msg;
//根据变换关系 计算第二只小海龟需要移动的位置
        vel_msg.angular.z = 4.0 * atan2(transform.getOrigin().y(),
                                        transform.getOrigin().x());
        vel_msg.linear.x = 0.5 * sqrt(pow(transform.getOrigin().x(), 2) +
                                      pow(transform.getOrigin().y(), 2));
//速度控制发布器 发布第二只小海龟的移动信息
        turtle_vel.publish(vel_msg);

        rate.sleep();
    }
    return 0;
};