ROS tf::TransfromBroadcaster tf::TransformListener listener.lookupTransform listener.waitForTransfor

1.How to broadcast coordinate frames of a robot to tf ?

使用tf::TransfromBroadcaster API，具体代码如下：

   #include <ros/ros.h>2 #include <tf/transform_broadcaster.h>3 #include <turtlesim/Pose.h>4 5 std::string turtle_name;6 7 8 9  void poseCallback(const turtlesim::PoseConstPtr& msg){10         static tf::TransformBroadcaster br;  //TransformBroadcaster使得发布坐标系更加容易些11         tf::Transform transform; //创建一个Transform对象12         transform.setOrigin( tf::Vector3(msg->x, msg->y, 0.0) ); //设置transform的原点(translation)13         tf::Quaternion q;14         q.setRPY(0, 0, msg->theta);15         transform.setRotation(q);//设置transform的角度(orientation)16         br.sendTransform(tf::StampedTransform(transform, ros::Time::now(), "world", turtle_name)); 17 }18 19 int main(int argc, char** argv){20        ros::init(argc, argv, "my_tf_broadcaster");21        if (argc != 2){ROS_ERROR("need turtle name as argument"); return -1;};22        turtle_name = argv[1];23 24        ros::NodeHandle node;25        ros::Subscriber sub = node.subscribe(turtle_name+"/pose", 10, &poseCallback);26 27        ros::spin();28        return 0;29 };

对于br.sendTransform(tf::StampedTransform(transform, ros::Time::now(), "world", turtle_name));
有四个参数：
1.transform:要传递的transform本身
2.ros::Time::now(): 我们需要给正在发布的transform一个时间戳，我们将用当前时间，ros:: time:: Now()来标记它。
3.我们需要传递所创建link的parent frame的名称，在本例中是“world”。
4.我们需要传递所创建link的children frame的名称，即我们发布的transform, 在本例中是turtle_name。

2.How to create a tf listener and use it?

使用tf::TransformListener，具体代码如下：

   1 #include <ros/ros.h>2 #include <tf/transform_listener.h>3 #include <geometry_msgs/Twist.h>4 #include <turtlesim/Spawn.h>5 6 int main(int argc, char** argv){7   ros::init(argc, argv, "my_tf_listener");8 9   ros::NodeHandle node;10 11   ros::service::waitForService("spawn");12   ros::ServiceClient add_turtle =13     node.serviceClient<turtlesim::Spawn>("spawn");14   turtlesim::Spawn srv;15   add_turtle.call(srv);16 17   ros::Publisher turtle_vel =18     node.advertise<geometry_msgs::Twist>("turtle2/cmd_vel", 10);19 //这里，我们创建一个TransformListener对象。一旦创建了listener，它就开始通过连线接收tf转换，并对它们进行长达10秒的缓冲。　　//TransformListener对象的作用域应该设置为持久化(persist)，否则它的缓存将无法填充，几乎每个查询都会失败。一种常见的方法是将//TransformListener对象作为类的成员变量。20   tf::TransformListener listener;21 22   ros::Rate rate(10.0);23   while (node.ok()){24     tf::StampedTransform transform;25     try{// 得到"/turtle1"到"/turtle2"的transfrom, 使用ros::Time(0)可以返回最新的'turtle1'到'turtle2'的变换26       listener.lookupTransform("/turtle2", "/turtle1",27                                ros::Time(0), transform);28     }29     catch (tf::TransformException &ex) {30       ROS_ERROR("%s",ex.what());31       ros::Duration(1.0).sleep();32       continue;33     }34 35     geometry_msgs::Twist vel_msg;36     vel_msg.angular.z = 4.0 * atan2(transform.getOrigin().y(),37                                     transform.getOrigin().x());38     vel_msg.linear.x = 0.5 * sqrt(pow(transform.getOrigin().x(), 2) +39                                   pow(transform.getOrigin().y(), 2));40     turtle_vel.publish(vel_msg);41 42     rate.sleep();43   }44   return 0;45 };

其中lookupTransform:
a.得到从“/turtle1”到“/turtle2”(from “turtle1” to “/turtle2”)的变换，在实际中使用时，转换得出的坐标是在“/turtle2”坐标系下的。
b.不可以把ros::Time(0)改成ros::time::now()，因为监听做不到实时，会有几毫秒的延迟。ros::Time(0)指最近时刻存储的数据，ros::time::now()则指当下，如果非要使用ros::time::now,则需要结合waitForTransform()使用。

3.How to add an extra fixed frame to tf?

tf构建框架的树状结构;它不允许在框架结构中形成闭环。这意味着一个框架只有一个父框架，但是它可以有多个子框架。目前我们的tf树包含三帧:world, turtle1和turtle2。两个turtle是world的child。如果我们想在tf中添加一个新的frame，那么三个现有frame中的一个需要是parent frame，新的frame将成为child frame。

   1 #include <ros/ros.h>2 #include <tf/transform_broadcaster.h>3 4 int main(int argc, char** argv){5   ros::init(argc, argv, "my_tf_broadcaster");6   ros::NodeHandle node;7 8   tf::TransformBroadcaster br;9   tf::Transform transform;10 11   ros::Rate rate(10.0);12   while (node.ok()){13     transform.setOrigin( tf::Vector3(0.0, 2.0, 0.0) );14     transform.setRotation( tf::Quaternion(0, 0, 0, 1) );15     br.sendTransform(tf::StampedTransform(transform, ros::Time::now(), "turtle1", "carrot1"));16     rate.sleep();17   }18   return 0;19 };

其实就是利用TransformBroadcaster来实现的，只是在其参数中“turtle1”为parent frame, “carrot1”为插入的frame,这时候会构建一个link,其中"turtle1"为parent link, “carrot”为child link

4.How to use the waitForTransform function to wait for a transform to be available on the tf tree?

由于tf树会随着时间而变化，且tf为每个transform存储一个时间(默认情况下最多10秒)。我们虽然可以使用lookupTransform()函数访问tf树中最新可用的transform，而不知道该transform被记录(recorded)的时间。使用waitForTransform()可以得到某个指定时间的transform。

tf::TransformListener listener;
listener.lookupTransform("/turtle2", "/turtle1", ros::Time::now(), transform);

但是单单使用上述代码的lookupTransform()可能会出现以下错误：

[ERROR] [1287871653.885277559]: You requested a transform that is 0.018 miliseconds in the past, but the most recent transform in the tf buffer is 7.681 miliseconds old.
When trying to transform between /turtle1 and /turtle2.
....

原因是每个listener都有一个缓冲区，它存储来自不同tf broadcaster的所有坐标转换。当broadcaster器发送transform时，transform进入缓冲区需要一些时间(通常是几毫秒)。因此，当您在“现在”请求frame transform时，应该等待几毫秒信息到达。

使用waitForTransform进行等待，在duration时间内直到需要获取的transform是可用的，具体的代码如下：

  try{ros::Time now = ros::Time::now();listener.waitForTransform("/turtle2", "/turtle1",now, ros::Duration(3.0)); //等待3.0s,判断是否有可用的transformlistener.lookupTransform("/turtle2", "/turtle1",now, transform);