3.动态坐标变换

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1、演示

img

实现分析：

  1. 乌龟本身不但可以看作坐标系，也是世界坐标系中的一个坐标点

  2. 订阅 turtle1/pose,可以获取乌龟在世界坐标系的 x坐标、y坐标、偏移量以及线速度和角速度

  3. 将 pose 信息转换成 坐标系相对信息并发布


2、package

roscpp

rospy

std_msgs

geometry_msgs

tf2

tf2_ros

tf2_geometry_msgs

turtlesim


3、pub

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#! /usr/bin/env python

# 1.导包
import rospy
import tf2_ros
import tf
from turtlesim.msg import Pose
from geometry_msgs.msg import TransformStamped

'''
    发布方：订阅乌龟的位姿信息，转换成坐标系的相对关系，再发布
    准备：
        话题：/turtle1/pose
        类型：/turtlesim/Pose
    流程：
        1.导包
        2.初始化ros节点
        3.创建订阅对象
        4.回调函数处理订阅到的消息（核心）
        5.spin
'''
# 4.回调函数处理订阅到的消息
def dopose(pose):
    # 4-1 创建发布坐标系相对关系的对象
    pub = tf2_ros.StaticTransformBroadcaster()
    # 4-2 将 pose 转换成 坐标相对关系信息
    ts = TransformStamped()
    ts.header.frame_id = "world"
    ts.header.stamp = rospy.Time.now()
    ts.child_frame_id = "turtle1"

    # 子级坐标系相对于父级坐标系的偏移量
    ts.transform.translation.x = pose.x
    ts.transform.translation.y = pose.y
    ts.transform.translation.z = 0

    # 四元数
    # 从 欧拉角 转换 四元数
    '''
        乌龟是2D的，不存在 X 上的翻滚，Y 上的俯仰，只有 Z 上的偏航
        0 0 pose.theta
    '''
    qtn = tf.transformations.quaternion_from_euler(0,0,pose.theta)
    ts.transform.rotation.x = qtn[0]
    ts.transform.rotation.y = qtn[1]
    ts.transform.rotation.z = qtn[2]
    ts.transform.rotation.w = qtn[3]
    
    # 4-3发布
    pub.sendTransform(ts)


if __name__ == "__main__":
    
    # 2.初始化ros节点
    rospy.init_node("dpub")

    # 3.创建订阅对象
    sub = rospy.Subscriber("/turtle1/pose",Pose,dopose,queue_size=100)

    # 4.回调函数处理订阅到的消息（核心）

    # 5.spin()
    rospy.spin()


3、sub

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#! /usr/bin/env python

# 1.导包
import rospy
import tf2_ros
from tf2_geometry_msgs import tf2_geometry_msgs
# from tf2_geometry_msgs import PointStamped

'''
    订阅方：订阅坐标变换消息，传入被转换的坐标点，调用转换算法
    流程：
        1.导包
        2.初始化ros节点
        3.创建订阅对象
        4.组织被转换的坐标点
        5.转换逻辑实现，调用tf封装的算法
        6.输出结果
'''

if __name__ == "__main__":

    # 2.初始化ros节点
    rospy.init_node("static_sub")

    # 3.创建订阅对象
    # 3-1创建缓存对象
    buffer = tf2_ros.Buffer()
    # 3-2创建订阅对象，将缓存传入
    sub = tf2_ros.TransformListener(buffer)

    # 4.组织被转换的坐标点
    ps = tf2_geometry_msgs.PointStamped()
    # 时间戳 ---- 0
    ps.header.stamp = rospy.Time()
    ps.header.frame_id = "turtle1"
    ps.point.x = 2.0
    ps.point.y = 5.0
    ps.point.z = 3.0

    # 5.转换逻辑实现，调用tf封装的算法
    rate = rospy.Rate(10)
    while not rospy.is_shutdown():
        try:
            # 转换实现
            '''
            param 1：被转换的座标点
            param 2：目标坐标系
            返回值：输出的目标点

            ps:
                问题：抛出异常 base_link 不存在
                原因：转换函数调用时，可能还没有订阅到坐标系的相对关系
                解决：try 捕获异常，并处理
            '''
            ps_out = buffer.transform(ps,"world")

            # 6.输出结果
            rospy.loginfo("转换后的点(%.2f,%.2f,%.2f)，参考的坐标：%s",
                            ps_out.point.x,
                            ps_out.point.y,
                            ps_out.point.z,
                            ps_out.header.frame_id
                            )
        except Exception as e:
            rospy.logwarn("异常：%s",e)
        rate.sleep()

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