Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- courses:ros:class3 [2016/09/16 10:57]
anton.filatov
+++ courses:ros:class3 [2022/12/10 09:08] (current)
@@ Line 1: / Line 1: @@
-==== Занятие № 3Ж Базовые пакеты ROS: rviz и tf ====
+==== Занятие № 3: Базовые пакеты ROS: rviz и tf ====
+=== rviz ===
 Очень часто, особенно при работе с большим количеством информации, отображения данных в текстовом виде бывает малоинформативным. Так, например, если граф представляется в виде матрицы смежности и имеет размеры 100 на 100, то по текстовому виду этой матрицы довольно сложно представить себе вид этого графа. В таких случаях гораздо удобнее использовать графическое представление данных. Конечно, как любой проект С++, проекты ROS могут использовать графические библиотеки, например, openGL. И, конечно, можно вручную описывать способы представления информации на экране. Но для этих нужд в ROS предусмотрен пакет rviZ, который представляет ноду графического представления (наприсанную с использованием openGL).
@@ Line 100: / Line 102: @@
     msg.color.a = 1.0;
     for (int x = -20; x <= 20; x++){
-    geometry_msgs::Point p;
+      geometry_msgs::Point p;
       p.x = x;
       p.y = 2*sin(x+offset);
@@ Line 111: / Line 113: @@
   }
 </code>
+=== tf ===
+Пакет tf служит для упрощения определения в пространстве координат различных объектов. Например известно, что относительно объекта 1 объект 2 имеет координаты (x,y). А объект 3 относительно объекта 2 - (m,n). Для того, чтобы выяснить взаимное расположение объектов 1 и 3 можно применить формулы высшей математики, однако в этом нет необходимости, поскольку именно для этого предназначен пакет tf.
+Разберёмся в механизме работы сразу на примере. Вот, например, исходный код ноды, которая считывает положение черепашки из пакета //turtlesim// и записывает в топик tf. Это действие полезно, поскольку в этом топике информация находится в том виде, в котором её можно будет легко использовать средствами функций, поставляемых в пакете tf.
+<code c>
+#include <ros/ros.h>
+#include <tf/transform_broadcaster.h>
+#include <turtlesim/Pose.h>
+std::string turtle_name;
+void poseCallback(const turtlesim::PoseConstPtr& msg){
+  static tf::TransformBroadcaster br;
+  tf::Transform transform;
+  transform.setOrigin( tf::Vector3(msg->x, msg->y, 0.0) );
+  tf::Quaternion q;
+  q.setRPY(0, 0, msg->theta);
+  transform.setRotation(q);
+  br.sendTransform(tf::StampedTransform(transform, ros::Time::now(), "world", turtle_name));
+}
+int main(int argc, char** argv){
+  ros::init(argc, argv, "my_tf_broadcaster");
+  if (argc != 2){ROS_ERROR("need turtle name as argument"); return -1;};
+  turtle_name = argv[1];
+  ros::NodeHandle node;
+  ros::Subscriber sub = node.subscribe(turtle_name+"/pose", 10, &poseCallback);
+  ros::spin();
+  return 0;
+}
+</code>
+Как понятно из кода, в проргамме создаётся нода, которая подписывается на turtle1/pose (имя взято по-умолчанию). В этот топик нода черепашки пишет координаты черепашки в мире. Как только в этот топик поступает какая-то информация (а поступает она туда постоянно, даже если черепашка стоит на месте), запускается функция, считывающая информацию с этого топика и записывающая её в tf.
+Обратите внимание на механизм создания transform: координаты задаются, как члены данные, а поворот при помощи tf:Quaternion.
+В функции sendTransform указаны две строковые переменные: "world" и turtle_name. Они будут записаны в сообщение, которое будет отправлено в топик tf. Когда сообщение будет извлекаться, можно будет получить доступ к этим переменным. Их смысловая нагрузка показать, что и в каких координатах считается. В данном случае показано, что в tf отправлены координаты объекта turtle_name относительно world. \\
+Становится понятно, что с помощью такого механизма организации сообщений всегда можно будет восстановить координаты любого объекта, даже если известны лишь его координаты относительно другого объекта, но про тот нам всё известно. \\
+Заметим, что в tf то, относительно чего считаются координаты называется base_frame_id, а то, чьи координты, называется base_frame_id.
+Теперь разберёмся, как считывать и обрабатывать сообщения из tf. Рассмотрим, например, такой код:
+<code c>
+#include <ros/ros.h>
+#include <tf/transform_listener.h>
+#include <geometry_msgs/Twist.h>
+#include <turtlesim/Spawn.h>
+int main(int argc, char** argv){
+  ros::init(argc, argv, "my_tf_listener");
+  ros::NodeHandle node;
+  ros::service::waitForService("spawn");
+  ros::ServiceClient add_turtle =
+    node.serviceClient<turtlesim::Spawn>("spawn");
+  turtlesim::Spawn srv;
+  add_turtle.call(srv);
+  ros::Publisher turtle_vel =
+    node.advertise<geometry_msgs::Twist>("turtle2/cmd_vel", 10);
+  tf::TransformListener listener;
+  ros::Rate rate(10.0);
+  while (node.ok()){
+    tf::StampedTransform transform;
+    try{
+      listener.lookupTransform("/turtle2", "/turtle1",
+                               ros::Time(0), transform);
+    }
+    catch (tf::TransformException &ex) {
+      ROS_ERROR("%s",ex.what());
+      ros::Duration(1.0).sleep();
+      continue;
+    }
+    geometry_msgs::Twist vel_msg;
+    vel_msg.angular.z = 4.0 * atan2(transform.getOrigin().y(),
+                                    transform.getOrigin().x());
+    vel_msg.linear.x = 0.5 * sqrt(pow(transform.getOrigin().x(), 2) +
+                                  pow(transform.getOrigin().y(), 2));
+    turtle_vel.publish(vel_msg);
+    rate.sleep();
+  }
+  return 0;
+}
+</code>
+В программе вызывается сервис "spawn". Таким образом, теперь в turtle_sim_node будет находится две черепашки. Для корректной работы необходимо запустить двух бродкастеров: для turtle1 и для turtle2.
+Разберёмся подробно, что делает такой код. \\
+Выходным параметром является направление движения для turtle2, записанное в turtle2/cmd_vel.
+Самую важную роль здесь играет функция listener.lookupTransform, которая в переменную transform записывает координаты turtle1 относительно turtle2. Обратите внимание, что в этой функции переменные base_frame_id и child_frame_id стоят в том же порядке, что в sendTransform: сначала base - относительно чего, а потом child - тот, кого.
+Теперь, когда координаты первой черепашки посчитаны (нам не пришлось прилагать усилий для подсчёта этих координат), можно сформировать сообщение и послать в топик, который прослушивает turtle2.
+Резюмируя, можно сказать, что tf это очень сильный механизм определения относительных координат объектов. В реальных роботах необходимо ослеживать перемещения десятков движущихся механизмов и конечностей робота. Для того, чтобы легко рассчитывать их взаимное расположение и используется tf.

se.moevm.info

User Tools

Site Tools

Differences

Page Tools