ROS2 中的 tf2 广播器和侦听器：深入剖析

2023-12-21 02:25:46

介绍 tf2 及其在 ROS2 的角色

tf2（Transformation Frame Library）是 ROS2 中用于处理坐标变换的一个库。它帮助机器人开发者管理不同参考框架之间的几何关系，如传感器和机器人的基座之间的位置变化。广播器和侦听器则是 tf2 实现这一功能的关键组件。

广播器的工作原理

广播器负责发布不同参考框架间的变换信息。在 ROS2 中，这些信息通常由传感器数据或是运动模型计算所得。广播器通过发布 /tf 主题向系统内其他节点分享这些变换数据。

示例代码：创建并使用 tf2 广播器

import rclpy
from rclpy.node import Node
from tf2_ros.static_transform_broadcaster import StaticTransformBroadcaster
from geometry_msgs.msg import TransformStamped

class Transformer(Node):
    def __init__(self):
        super().__init__('transformer')
        self.broadcaster = StaticTransformBroadcaster(self)
        
        # 创建静态变换数据并广播
        transform = TransformStamped()
        transform.header.stamp = self.get_clock().now().to_msg()
        transform.header.frame_id = 'world'
        transform.child_frame_id = 'camera_link'
        transform.transform.translation.x = 1.0
        transform.transform.rotation.w = 1.0

        self.broadcaster.sendTransform(transform)

def main(args=None):
    rclpy.init(args=args)
    node = Transformer()
    try:
        rclpy.spin(node)
    except KeyboardInterrupt:
        pass
    finally:
        node.destroy_node()
        rclpy.shutdown()

if __name__ == '__main__':
    main()

这段代码创建了一个节点，该节点广播一个从 world 到 camera_link 的静态变换。这个示例适用于当需要发布固定不变的参考框架关系时。

侦听器的工作原理

与广播器相反，侦听器负责接收并处理由其他节点发布的变换信息。通过侦听器，应用程序能够实时地获取最新的坐标变化数据，这对于导航、定位等应用尤为关键。

示例代码：创建并使用 tf2 侦听器

import rclpy
from rclpy.node import Node
from geometry_msgs.msg import TransformStamped
from tf2_ros.buffer import Buffer
from tf2_ros.transform_listener import TransformListener

class Listener(Node):
    def __init__(self):
        super().__init__('listener')
        self.tf_buffer = Buffer()
        self.listener = TransformListener(self.tf_buffer, self)
        
        # 定期检查变换信息的函数
        self.create_timer(1.0, self.timer_callback)

    def timer_callback(self):
        try:
            transform_stamped: TransformStamped = self.tf_buffer.lookup_transform(
                'world',
                'camera_link',
                rclpy.time.Time())
            
            self.get_logger().info('Transform from world to camera_link')
            # 输出变换信息
        except Exception as e:
            self.get_logger().info(f'Could not transform {e}')

def main(args=None):
    rclpy.init(args=args)
    
    node = Listener()
    try:
        rclpy.spin(node)
    except KeyboardInterrupt:
        pass

if __name__ == '__main__':
    main()