ROS:坐标系之间的关系 (map \ odom \ base_link)

ROS:坐标系之间的关系 (map \ odom \ base_link)

在使用ROS进行定位与导航操作时，会伴随着各种坐标系，并且每种坐标系都有明确的含义，ros中定义了常见的坐标系，并且所有的坐标系采用右手坐标系。

1. 三种坐标系

• base_link : 以机器人自身为原点的坐标系。

​ baselink可以连接到任意位置或方向的本体，且每个硬件平台都有一个不同的位置，并且可以提供明显的参考点。在实际中，我们约定小车base_link的x轴指向机器人前方，y轴为指向小车左方，z轴为指向小车上方。

• odom: 里程计坐标系

​ odom为一个固定在环境中的坐标系（world fixed）,它的原点和方向不会随着机器人运动而改变。但是odom的位置可以随着机器人的运动漂移。漂移导致odom不是一个很有用的长期的全局坐标。然而机器人的odom坐标必须保证是连续变化的。

​ 在odom坐标系下机器人的位置必须是连续变化的，不能有突变和跳跃。在一般使用中odom坐标系是通过里程计信息计算出来的。比如轮子的编码器或者视觉里程计算法或者陀螺仪和加速度计。odom是一个短期的局域的精确坐标系。

• map : 是一个固定在环境中得世界坐标系

​ 机器人在map坐标系下的坐标不应该随着时间漂移。但是map坐标系下的坐标并不需要保证连续性。map坐标系是一个很有用的长期全局坐标系。但是由于坐标会跳跃改变，这是一个比较差的局部坐标系（不适合用于避障和局部操作）。

可能说到这还是很懵。-__-

可以参考ROS 中的三种坐标系

如果让机器人去所设定的点，机器人需要通过里程计信息去倒推，也表明odom应该与map重合.

2. 坐标系之间的关系

earth ------> map ------ > odom ------> base_link

• earth : 当有多个机器人的时候，每个机器人都有自己的map坐标系，他们之间的map坐标系并不相同。如果想要在不同的机器人间共享数据，则需要这个earth坐标系来进行转化。
• map到base_link通过定位组件计算得出。但是定位组件并不发布从map到base_link的变换。它首先获取odom到base_link的变换然后利用定位信息计算出map到odom的变换。
• odom到base_link的变换由里程计数据源中的一个发布。

​ 他们之间满足如下关系：

base_link + 里程计等计算的信息 -> odom + 矫正（amcl）-> map坐标系

3. add a frame

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

int main(int argc, char** argv){
  ros::init(argc, argv, "my_tf_broadcaster");
  ros::NodeHandle node;

  tf::TransformBroadcaster br;
  tf::Transform transform;

  //以10hz的速率来循环执行
  ros::Rate rate(10.0);
  while (node.ok()){
    //transform.setOrigin( tf::Vector3(0.0, 2.0, 0.0) ); //静止tf
    transform.setOrigin( tf::Vector3(2.0*sin(ros::Time::now().toSec()), 2.0*cos(ros::Time::now().toSec()), 0.0) );  //随时间变换tf--- x(-2,2) y(-2 ,2)
    std::cout <<"时间："<<ros::Time::now()<<" "<<ros::Time::now().toSec()<<" "<< sin(ros::Time::now().toSec())<< std::endl;
    
    transform.setRotation( tf::Quaternion(0, 0, 0, 1) );
    br.sendTransform(tf::StampedTransform(transform, ros::Time::now(), "turtle1", "carrot1"));
    rate.sleep();
  }
  return 0;
};

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  roscpp
  tf
)

add_executable(frame_tf_broadcaster src/frame_tf_broadcaster.cpp)
target_link_libraries(frame_tf_broadcaster ${catkin_LIBRARIES})

rosrun [add_pkg] frame_tf_broadcaster

参考资料

1. wiki.ros.org/reps
2. wiki.ros.org/tf/tutorials(c++)
3. http://wiki.ros.org/tf/Tutorials