前面已经介绍了如何使用URDF建造机器人小车并显示在Rviz的仿真环境里面，但是小车是静止的。下面介绍如何让它在Rviz里面动起来，并理清URDF,TF 和 odom 的关系。

1. ROS中base_link, odom, fixed_frame, target_frame和虚拟大地图map的关系

一般在urdf文件中都要定义base_link，它代表了机器人的主干，其它所有的frame都是相对于base_link定义并粘在一起的。它们一起相对于大地图map移动，让机器人移动就是向tf发布 geometry_msgs::TransformStamped 消息通知ros  base_linke相对于map的tf转换关系。先看一下这几个概念在ros中的定义：

map

map是虚拟世界中的固定frame, 它的Z轴指向正上方，也就是天空。一个时间点上移动机器人的姿态相对于map不应该出现明显的漂移。如果一个map是不连续稳定的那就意味着机器人的位置在任何一个时间点上都会是变化的。

一般激光地位仪等设备会连续的计算map的位置因而造成它的不稳定性，这也使它不能成为一个好的参照体frame.

odom

odom是一个很好的固定世界参照frame.机器人的姿态相对odom而言是随时间是经常可变，所以在长远中它不是一个好的全局参照系。但在某一时间点而言它相对机器人的位置是不变的。

典型的 odom frame 是通过运动源来计算出来的, 例如轮子运动，视觉偏移等.

odom frame 的准确性使它在局部参照系中是很有用的。但是不适合作全局参照frame.

Frame Authorities

odom到base_link的坐标转换是从运动源计算出来广播的。

map到base_link的坐标转换是被定位模块计算出来的. 但定位模块并不发布map到base_link的转换. 相反它先接受从odom到base_link的转换, 再计算并广播map到odom的位置转换关系。

fixed_frame

RViz中认定的大世界就是fixed_frame

target_frame

Rviz中视觉跟踪的frame是 target_frame

2. RViz如何动态确定各个frame之间的坐标转换

先看一下启动RViz的launch文件，里面定要了服务于RViz的参数和node

[html] view plaincopy
  1. <launch>
  2. <arg name="model" />
  3. <arg name="gui" default="False" />
  4. <param name="robot_description" textfile="$(arg model)" />
  5. <param name="use_gui" value="$(arg gui)"/>
  6. <node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" />
  7. <node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="state_publisher" />
  8. <node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(find sp1s)/urdf.rviz" required="true" />
  9. </launch>

"robot_description" 参数定义了urdf文件的路径，它被 robot_state_publisher节点使用。该节点解析urdf文件后将各个frame的状态发布给tf. 因此在rviz里面就看到各个frame(link)之间的tf转换显示OK.否则会显示warning.

"joint_state_publisher"节点获取urdf里面定义的rotate link并发布坐标转换给tf.否则会显示warning. 注意:"joint_state_publisher" 是python写的，只支持ascii编码，不支持Unicode，如果发现RViz报告下面错误：

"No transform from [front_left] to [base_link]"

那就是因为urdf文件是Unicode编码的。

3. geometry_msgs/TransformStamped 消息的作用和机构

geometry_msgs/TransformStamped  就是通知ROS 两个frame之间的tf转换关系。当两个frame之间关系经常变化，如轮子移动，手臂关节移动等，则需要编写node来实时发布。查看该消息结构：

[html] view plaincopy
  1. <span style="font-size:18px;">rosmsg show -r geometry_msgs/TransformStamped
  2. # This expresses a transform from coordinate frame header.frame_id
  3. # to the coordinate frame child_frame_id
  4. #
  5. # This message is mostly used by the
  6. # <a href="http://www.ros.org/wiki/tf">tf</a> package.
  7. # See its documentation for more information.
  8. Header header
  9. string child_frame_id # the frame id of the child frame
  10. Transform <strong><span style="color:#FF0000;">transform</span></strong>
  11. </span>

Transform其中transform就是我们关心的 tf 转换关系，child_frame_id是"base_link", header.frame_id 则是'odom'. 查看geometry_msgs/transform：

[html] view plaincopy
  1. rosmsg show -r geometry_msgs/Transform
  2. # This represents the transform between two coordinate frames in free space.
  3. Vector3 <strong><span style="color:#FF0000;">translation</span></strong>
  4. Quaternion rotation
  5. rosmsg show -r Vector3
  6. [geometry_msgs/Vector3]:
  7. # This represents a vector in free space.
  8. float64 x
  9. float64 y
  10. float64 z

这里的x, y, z 就定义了两个frame的tf转换关系。

4. RViz中如何定义 base_link 和 odom 之间的 tf 坐标转换

要移动机器人，就需要向tf发布geometry_msgs/TransformStamped 消息通知ros  base_linke相对于map的tf转换关系，也就是说告诉ROS运动的base_link相对于不动的odom位置偏移。这里的odom frame并不能定义在urdf文件里面，它是一个虚拟的。我们只需要RViz知道fixed_frame就是odom就可以了。所以在urdf.rviz文件中这样定义虚拟odom：

[html] view plaincopy
  1. <span style="font-size:18px;">Global Options:
  2. Background Color: 48; 48; 48
  3. Fixed Frame: <strong><span style="color:#FF0000;">/odom</span></strong>
  4. Target Frame: <Fixed Frame>
  5. Frame Rate: 30</span>

如果现在启动 ＲＶiz来观察机器人：

[html] view plaincopy
  1. <span style="font-size:18px;">roslaunch sp1s display.launch model:=urdf/sp1s.urdf </span>

肯定会得到错误警告，而且RViz中无法显示完整的机器人：

"No transform from [odom] to [base_link]"

这个错误很容易理解，没有任何地方定义odom和base_link之间的tf关系，他们之间是连续变化的，我们当然不能在任何地方写固定偏移量定义tf transform.

但是我们可以写一个node来不断的发送geometry_msgs/TransformStamped消息。被发送对象就是tf。 ROS官方有个实例完整代码如何发布odom到base_link的变换，代码实例直接拷贝并在本地编译。这个例子不断向odom主题发送消息更改odom与base_link之间的位移，位移的轨迹就是一个圆周。这个node名字叫 odom_publisher. 它其实做了两件事情：

1. 向 tf 发送geometry_msgs/TransformStamped 消息, 就是让机器人运动起来。

2. 向odom主题发送nav_msgs/Odometry导航消息，报告角速度，线速度和巡航角度。这部分代码相对本文来讲不是必须的。

同"joint_state_publisher" node一样，“ odom_publisher”需要在RViz启动之前启动，添加它的启动项。修改后的dispaly.launch文件：

[html] view plaincopy
  1. <launch>
  2. <arg name="model" />
  3. <arg name="gui" default="False" />
  4. <param name="robot_description" textfile="$(arg model)" />
  5. <param name="use_gui" value="$(arg gui)"/>
  6. <strong><span style="color:#FF0000;"><node name="odom_publisher" pkg="sp1s" type="odom_publisher" /></span></strong>
  7. <node name="joint_state_publisher" pkg="joint_state_publisher" type="joint_state_publisher" />
  8. <node name="robot_state_publisher" pkg="robot_state_publisher" type="state_publisher" />
  9. <node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz"  args="-d  $(find sp1s)/urdf.rviz" required="true"/>
  10. lt;/launch></span>

再次打开RViz:

[html] view plaincopy
  1. roslaunch sp1s display.launch model:=urdf/sp1s.urdf

这次就看到机器人在地图空间中做规则的圆周运动了! 因为RViz收到了odom_publisher向tf发送的坐标转换内容。

4. RViz中观察移动轨迹

“ odom_publisher”中还向 odom主题发布了nav_msgs/Odometry导航消息，这样就可以在RViz中显示运动轨迹了。在RViz中点击 'add'，选中Odometry,配置该dispaly的topic为 "odom" 就可以看到不断变化的运动轨迹了。这是因为nav_msgs/Odometry中包含了线速度，角速度和巡航角度，所以RViz可以显示出来。

5.odom frame和 odom  topic

这两个完全是不同的东西，很容易混淆。一个是地图上的一个参照系，一个是topic用来接收导航输入的。名字一样，纯属巧合！

转载于:https://www.cnblogs.com/dayspring/articles/10109260.html

ROS中base_link, odom, fixed_frame, target_frame和虚拟大地图map的关系相关推荐

  1. ROS中的坐标与坐标系转换

    ROS中的TF 官网建议新工作直接使用tf2,因为它有一个更清洁的界面,和更好的使用体验.(自ROS Hydro以来,tf第一代已被"弃用",转而支持tf2) TF介绍 TF(Tr ...

  2. ROS中TF(坐标系转换)原理与使用

    官网建议新工作直接使用tf2,因为它有一个更清洁的界面,和更好的使用体验.(自ROS Hydro以来,tf第一代已被"弃用",转而支持tf2). TF介绍 TF(TransForm ...

  3. ROS中map、odom、base_link坐标系的理解和这三个坐标系在AMCL中的关系

    学了ROS快一年了,依旧对map坐标系.odom坐标系.base_link坐标系之间的关系不是很清晰,这段时间下定决心要捋清楚他们之间的关系. map坐标系:地图坐标系,是一个固定的坐标系: base ...

  4. ROS中map，odom坐标系的理解以及acml和robot_pose_ekf的对比和小车漂移方法解决

    之前一直不知道odom,map到底是什么关系,看了这个博客:https://blog.csdn.net/u012686154/article/details/88174195 才了解了一些.这边记录我 ...

  5. ros中Odom话题与odom坐标系的理解

    odom话题发表的是odom坐标系到base_link之间的转换关系,以及机器人的速度.其中base_like是机器人本体坐标系,与机器人中心重合,所以odom坐标系到base_link之间的转换关系 ...

  6. linux生成地图,ROS中利用V-rep进行地图构建仿真

    V-rep中显示激光扫描点 在VREP自带的场景中找到practicalPathPlanningDemo.ttt文件,删除场景中多余的物体只保留静态的地图.然后在Model browser→compo ...

  7. 如何给定两个gps坐标 算出航向角_机器人开发如何配置ROS中的TF变换关系？

    当我们进行机器人开发时,常常需要面对TF坐标转换,本文以 Autolabor Pro1 与思岚激光雷达为例,介绍ROS TF的使用. Autolabor Pro1是什么? Autolabor Pro1 ...

  8. 一些关于ROS中move_base的理解

    move_base是ROS下关于机器人路径规划的中心枢纽.它通过订阅激光雷达.map地图.amcl的定位等数据,然后规划出全局和局部路径,再将路径转化为机器人的速度信息,最终实现机器人导航.这里又要盗 ...

  9. ROS中常见坐标系定义及基本单位

    为了方便开发者代码复用,ROS中统一定义了常见的坐标系(REP),所有的坐标系都是右手坐标系. 1. map --固定的世界坐标系,z轴垂直向上.在map中表示的移动平台的pose是没有drift,没 ...

最新文章

  1. JIT Code Generation代码生成
  2. 【错误记录】安装 Visual Studio 2013 中文语言包报错 ( 需要 Microsoft Visual Studio Test Agent , 但此计算机上并为安装它 )
  3. LESSON 12.7 梯度提升树的参数空间与TPE优化
  4. 机器学习-Logistic回归原理及实战
  5. [css] 要是position跟display、overflow、float这些特性相互叠加后会怎么样？
  6. 为啥Underlay才是容器网络的最佳落地选择
  7. 不用ajax调用搞后台小技巧
  8. 外汇交易系统（自动化/程序化/量化/EA）
  9. QCC3x系列蓝牙芯片
  10. 桌面图标分类软件Fences的缺点
  11. 秦九韶算法介绍及MATLAB实现
  12. Oraclealterindexrebuild与ORA08104说明
  13. shp系列（七）——利用C++进行Shx文件的写（创建）
  14. Java学习笔记：Word中创建图表如此简单
  15. Android ToggleButton：状态切换的Button
  16. 利用LDA分析《天龙八部》中每十回的话题演变情况
  17. ArcGIS教程：曲率
  18. 【计算机网络】读书笔记之《HTTP权威指南》
  19. 有苦有乐的算法 --- 有序数组中的元素存在问题、最左元素问题和无序数组局部最小问题
  20. 穷到低谷时的创业时间表

热门文章

  1. Caffe源码中Net文件分析
  2. 利用JNI技术在Android中调用C++代码
  3. 图像配准----双向匹配
  4. 【OpenCV】cv::Mat和std::vector之间的相互转换
  5. travis-ci如何配置android
  6. 河南信息工程学校计算机协会申请书,协会成立申请书范文15篇.docx
  7. delphi 判断鼠标 左右_外设评测HyperX Pulsefire Haste游戏鼠标分享
  8. echarts的词云图表类型有哪些_词云图的几种制作方法评测，你pick哪款
  9. 北大网络教育计算机作业,北大网络教育(计算机专业)网络基础作业答案.doc
  10. python运行错误怎么查找_求助，python的二分法查找，按照视频上的代码写下来，结果运行错误...