机器人算法—ROS TF坐标变换

1.TF基本概念

(1)什么是TF?
TF是Transformations Frames的缩写。在ROS中,是一个工具包,提供了坐标转换等方面的功能。
tf工具包,底层实现采用的是一种树状数据结构,根据时间缓冲并维护多个参考系之间的坐标变换关系,可以帮助程序员在任意时间,将点、向量等数据的坐标,在两个参考系中完成坐标变换。
(2)为什么需要坐标转换?
坐标转换最主要要解决的是位置和姿态问题。
(3)什么是位置? 我在哪里说的就是位置问题。
(4)什么是姿态?我摆了个什么造型给你看,是横着的,竖着的,躺着的,这个就是姿态。
其实坐标转换解决的问题是 我在什么位置摆了个什么造型的问题。
其实描述一个物体的位置,我们有很多种方式。
例如我们描述一下月球的位置:
在这里插入图片描述
上图中,我们可以说月亮在地球的左上方xxx公里,也可以说在火星左下方xxx公里。

但是如果我们看看实时运行图时
在这里插入图片描述
我们不能简单的描述:
月亮在地球的左上方xxx公里,在火星左下方xxx公里。
因为他是实时运动的,这个时候我们要采用一定规则对坐标进行描述,还要实时动态的计算出来。
坐标描述规则就是位置和姿态。
位置的描述也都是采用相对的策略。
实时计算就是将两两相对的位置,转换为另外两两相对的位置。

2.TF使用的场景

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
机器人每个关节的传感和运动都是参考自身 以上面的机器人烹饪为例, 头部的视觉传感器(摄像头)参考自己, 计算出煎饼和锅距离自己的距离.
机器人的左手右手的运动又是根据自己的当前位置来控制空间坐标的移动.
如果想让机器人各个部件能够协同工作, 就要建立一种世界坐标系统, 可以让各个node节点坐标系的点和向量可以互相转换.

3.TF工作原理

坐标系
右手法则
在这里插入图片描述
姿态RPY
roll: 翻滚 pitch: 俯仰 yaw: 偏航

TF构成
ros中,tf工具包包含了三块内容:Broadcaster,Listener,TF转换工具
要弄清楚怎么使用TF工具包,首先我们要明确位置关系描述。
位置关系描述是通过相对坐标系来的。相对坐标系就是一个参照物,我们在这个参照物下,来说明自己的位置和姿态。

4.TF工作原理

在这里插入图片描述
ROS中提供的是TF转换工具。转换是通过两个部分来完成的。
Broadcaster负责向TF工具广播 参照物和自己的位置关系
Listener负责向TF工具查看 想要知道的两个物体间的相对坐标
TF工具底层是通过向量来去实现的。

5.案例一

TF开发流程

  1. 建立Broadcaster,将小乌龟1坐标发送给TF工具
void callback(const turtlesim::Pose::ConstPtr &message, tf::TransformBroadcaster broadcaster) {tf::Transform transform;//设置位置transform.setOrigin(tf::Vector3(message->x, message->y, 0));//设置姿态tf::Quaternion quaternion;quaternion.setRPY(0, 0, message->theta);transform.setRotation(quaternion);broadcaster.sendTransform(tf::StampedTransform(transform, ros::Time::now(), "world", "turtle1"));
}

我们在小乌龟pose回调中,得到小乌龟相对于窗体的坐标信息(message)。
broadcaster在发送相对位置信息时,需要给定两个类型的数据:
在相对环境中的 坐标(origin),包含x,y,z坐标
在相对环境中的姿态 (rotation),包含x,y,z方向的转动情况
在发送数据时,要标明谁相对谁的位置。参照物我们认为是父坐标。

  1. 建立Broadcaster,将小乌龟2坐标发送给TF工具¶
    参考第1步骤

  2. 建立Listener,通过查看TF工具获得小乌龟1和小乌龟2间的相对坐标

tf::TransformListener listener;
ros::Rate rate(10);
while (ros::ok()) {tf::StampedTransform transform;try {listener.lookupTransform("/turtle2", "/turtle1", ros::Time(0), transform);} catch (exception e) {ROS_INFO_STREAM(e.what());rate.sleep();continue;}tf::Vector3 &origin = transform.getOrigin();double x = origin.x();double y = origin.y();const tf::Quaternion &quaternion = transform.getRotation();double theta = quaternion.z();
}

转换监听器listener可以从TF工具中,获得想要的两个物体间的相对坐标。
前一个参数是作为参照物存在的,坐标和姿态都是(0,0,0)
第二个参数是相对于第一个参数的参照物的坐标和姿态。

Reference

  1. TF工作原理

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/158005.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

在AWS VPC中运行Nagios检查时指定自定义DNS解析器的选项

在AWS VPC中运行Nagios检查,并希望能够指定自定义DNS解析器来处理请求。我想使用Python requests库来实现这个目标。 根据问题描述,您想在AWS VPC中运行Nagios检查,并希望使用Python的requests库来指定自定义DNS解析器。 要解决这个问题&…

获取当前用户信息的几种方式

说明:在开发中,我们经常需要获取当前操作的用户信息,如创建用户、创建订单时,我们需要记录下创建人,本文介绍获取当前用户信息的三种方式。 方式一:使用ThreadLocal ThreadLocal本质上是一个Map&#xff…

一个c语言的hello world的本质是什么?

文章目录 hello world程序源文件的本质是0和1hello world文件的ASCII表示程序被其他程序翻译成不同的格式预处理阶段编译阶段汇编阶段链接阶段 为什么需要了解编译系统的工作原理?优化程序性能理解链接时出现的错误避免安全漏洞 参考 hello world 程序源文件的本质是…

IDEA版SSM入门到实战(Maven+MyBatis+Spring+SpringMVC) -Mybatis初识和框架搭建

第一章 初识Mybatis 1.1 框架概述 生活中“框架” 买房子笔记本电脑 程序中框架【代码半成品】 Mybatis框架:持久化层框架【dao层】SpringMVC框架:控制层框架【Servlet层】Spring框架:全能… 1.2 Mybatis简介 Mybatis是一个半自动化持久化…

银行业数据分析算法应用汇总

数据分析在银行业的应用及具体案例 一、欺诈检测二、客户细分三、风险建模四、营销优化五、信用评分六、客户流失预测七、推荐引擎八、客户生命周期价值预测 一、欺诈检测 欺诈检测即通过分析交易模式,检测可能的欺诈行为,主要有以下几个方面 1.跨机构开…

接口304 Not Modified

当客户端向服务端发送HTTP请求时,如果服务端返回状态码为304 Not Modified,则表明此次请求为条件请求。这意味着客户端已经缓存了该资源,并且该资源未被修改。在请求头中,客户端会发送两个请求参数:If-Modified-Since和…

Django 创建项目时找不到数据库sqlite3

原因:PyCharm创建Django项目,找不到数据库sqlite3 解决:如果没有默认的db文件,则应在PyCharm终端中执行以下命令: python manage.py makemigrations python manage.py migrate

文章解读与仿真程序复现思路——中国电机工程学报EI\CSCD\北大核心《就地无常规电源支撑下考虑新能源基地频率稳定的储能优化配置方法》

这个标题涉及到一个关于新能源基地频率稳定的储能优化配置方法的主题。让我们逐步解读: 就地无常规电源支撑下: 就地 (On-site): 意味着在特定地点或场地进行操作,而不是依赖外部地点的资源。无常规电源 (Non-conventional Power): 指的是不传…

python报错ModuleNotFoundError: No module named ‘docx‘解决方案

python报错ModuleNotFoundError: No module named docx解决方案 执行报错分析原因解决方案 执行报错 ModuleNotFoundError: No module named ‘docx’ pip install docx 后报错 分析原因 导错包了,不是docx而是python-docx 解决方案 卸载安装错的 docx pip uni…

足底筋膜炎症状及治疗方法

足底筋膜炎是一种常见的足部疾病,通常会引起足跟疼痛和不适。这种疼痛通常在早晨起床后或者长时间休息后更为明显,行走一段时间后可能会减轻。下面我们将详细介绍足底筋膜炎的症状及治疗方法。 一、足底筋膜炎的症状 足跟疼痛:这是足底筋膜…

2023/11/21JAVAweb学习

优先级高低id > 类 > 元素 格式化ctrl alt L

无人驾驶相关硬件汇总

1:激光雷达 激光雷达主要用于3D感知,是一种可以探测物体精确位置的传感器,其主要是通过对目标物发射激光信号,再根据从物体反射回来的信号时间差来计算这段距离,然后根据发射激光的角度来确定物体和发射器的角度&…

探索无限自然之美——Terragen Professional 4渲染软件

Terragen Professional 4是一款强大的自然环境渲染软件,为设计师、艺术家和电影制作人们带来了无限的创作可能性。无论是为游戏、电影、动画还是虚拟现实体验创建逼真的自然场景,Terragen Professional 4都能为您提供令人难以置信的结果。 Terragen Pro…

电商数据|淘宝商品数据接口接入|参数|获取商品订单物流|电商数据分析

授权认证 授权不是开放平台对服务商应用的授权 ,而是需要开放平台的客户(用户)对服务商应用的授予,比如ERP应用,也就是淘宝的店铺商家对应用进行授权,使其能够拉取到店铺的订单来完成订单履约。 淘宝授权页…

#include <sensor_msgs/Imu.h>这个ROS头文件包含的功能有哪些?

在 ROS&#xff08;Robot Operating System&#xff09;中&#xff0c;#include <sensor_msgs/Imu.h> 头文件定义了 sensor_msgs/Imu 消息类型&#xff0c;它用于处理来自惯性测量单元&#xff08;IMU&#xff09;的数据。IMU 通常包括加速度计、陀螺仪和有时还包括磁力计…

C题目11:数组a[m]排序

每日小语 双手&#xff0c;且放下一切劳作&#xff0c;前额&#xff0c;也忘掉忧思&#xff0c;此时此刻我所有的感觉就想沉入安睡。 自己敲写 这个问题老师上课讲了一种方法&#xff0c;叫做冒泡排序。基本思想是 1.找最小值&#xff0c;放到a[0] 2.从a[1]~a[3]找最小值&a…

如何理解Python中一切皆对象?

Python 一、示例代码二、Python中的魔法方法 一、示例代码 有理数类 import mathclass rational:def __init__(self,p,q):self.p pself.q qdef __str__(self):return "{} / {}".format(self.p,self.q)def simplify(self):gcd math.gcd(self.p,self.q)return rat…

「实用场景教程」如何用日程控件DHTMLX Scheduler制作酒店预订日历?(二)

dhtmlxScheduler是一个类似于Google日历的JavaScript日程安排控件&#xff0c;日历事件通过Ajax动态加载&#xff0c;支持通过拖放功能调整事件日期和时间&#xff0c;事件可以按天&#xff0c;周&#xff0c;月三个种视图显示。 DHTMLX Scheduler正式版下载 在本教程中&…

Atcoder ABC159

总体来说本期比较简单 C - Maximum Volume 答案显然是 O ( N 3 ) O(N^3) O(N3) D - Banned K 先统计总的&#xff0c;然后减去选到的那个数再重新计算 E - Dividing Chocolate 既然n范围是10&#xff0c;那么在n的宽度上做一个位操作&#xff0c;若i位与i1位之间有切割&…

数据结构之二叉树

前言&#xff1a;我们前面已经学习了数据结构的栈和队列&#xff0c;今天我们就来学习一下数据结构中的二叉树&#xff0c;那么作为二叉树我们就得先了解树的一些概念&#xff0c;还有二叉树一些特点。 树的概念&#xff1a; 树是一种非线性的数据结构&#xff0c;它是由n&…