ROS Indigo learning_tf-05 now() 和 Time(0)的区别 (Python版) — waitForTransform() 函数

我使用的虚拟机软件：VMware Workstation 11
使用的Ubuntu系统：Ubuntu 14.04.4 LTS
ROS 版本：ROS Indigo

一. 前言

这一节要做的事情：使用 tf 的 now() 和 Time(0)的区别 。

为什么要讲这个，这是因为 ROS 的 tf 在进行坐标之间的转换变换不是实时的转换，它有一个缓冲器来存放一段时间的坐标转换数据，所以有时，可能没有当前时间的坐标转换数据，使用 lookupTransform() 函数就可以得到你想的某个时间的坐标数据，前提是缓冲区里要有这个时间的坐标数据，tf 的坐标转换是自动计算的，所以有时，你想得到当前的时间的坐标转换数据，你调用 lookupTransform() 函数去获取，但是缓冲器里还没有来得及去计算现在的坐标转换数据，就是说：现在还没有。如果你非要获取，就会出错，所以你要使用 waitForTransform() 函数来等待 tf 的坐标转换线程得到你想要的时间点的坐标转换数据。
简单的说：waitForTransform() 就是一个安全程序。

什么意思，下面编写程序，让大家深入理解：

二. 写程序

1 . 讲解

代码就是下面这个样子： learning_tf 软件包中的 nodes/turtle_tf_listener.py :
将源代码中：

    ----
    rate = rospy.Rate(10.0)
    while not rospy.is_shutdown():
        try: 
            (trans,rot) = listener.lookupTransform('/turtle2', '/turtle1', rospy.Time(0))
        except (tf.LookupException, tf.ConnectivityException, tf.ExtrapolationException):
            continue
    ----

修改为：

    ----
    rate = rospy.Rate(10.0)
    listener.waitForTransform("/turtle2", "/turtle1", rospy.Time(), rospy.Duration(4.0))
    while not rospy.is_shutdown():
        try: 
            now = rospy.Time.now()
                 listener.waitForTransform('/turtle2', '/turtle1', now, rospy.Duration(4.0))         
            (trans,rot) = listener.lookupTransform('/turtle2', '/turtle1', now)
        except (tf.LookupException, tf.ConnectivityException, tf.ExtrapolationException):
            continue
    ----

Q： 如果你在 try 里使用了 waitForTransform() 函数，但是在 while 外并没有 waitForTransform() ，程序就不正常运行。 为什么必须要有while外的 waitForTransform() 函数？为什么要调用 waitForTransform() 函数？

A： 在程序的开始，我们 再生（ /spawn 服务）了一个 turtle2 ，但是在 waitForTransform() 函数执行的时候，tf 里可能还没有 turtle2 坐标系，就是 turtle2 还没有 再生 完成。
所以，第一个 waitForTransform() 函数将会等到 turtle2 坐标系 再生 完成。
第二个 waitForTransform() 函数将会等到 now 时间的坐标系转换完成，在缓冲器中有。

waitForTransform() 函数的4个形参：

waitForTransform( [父类坐标系], [子类坐标系], [在这一时刻], rospy.Duration(4.0) )

rospy.Duration(4.0) ： 为 waitForTransform() 函数 的结束条件：最多等待 4 秒，如果提前得到了坐标的转换信息，直接结束等待。

2 . 编写代码

在learning_tf 程序包中的 nodes 路径下，新建一个文件：turtle_tf_listener_timeTravel.py ：

roscd learning_tf/node/
gedit turtle_tf_listener_timeTravel.py

下面是完整的程序。将这段程序复制到 turtle_tf_listener_timeTravel.py 文件里面: 

#!/usr/bin/env python

import roslib
roslib.load_manifest('learning_tf')
import rospy
import math
import tf
import geometry_msgs.msg
import turtlesim.srv

if __name__ == '__main__':
    rospy.init_node('tf_turtle')
    listener = tf.TransformListener()

    rospy.wait_for_service('spawn')
    spawner = rospy.ServiceProxy('spawn', turtlesim.srv.Spawn)
    spawner(4, 2, 0, 'turtle2')

    turtle_vel = rospy.Publisher('turtle2/cmd_vel', geometry_msgs.msg.Twist, queue_size=1)

    rate = rospy.Rate(10.0)
    listener.waitForTransform("/turtle2", "/turtle1", rospy.Time(), rospy.Duration(4.0))
    while not rospy.is_shutdown():
        try: 
            now = rospy.Time.now()
            listener.waitForTransform('/turtle2', '/turtle1', now, rospy.Duration(4.0))         
            (trans,rot) = listener.lookupTransform('/turtle2', '/turtle1', now)
        except (tf.LookupException, tf.ConnectivityException, tf.ExtrapolationException):
            continue

        angular = 4 * math.atan2(trans[1], trans[0])
        linear  = 0.5 * math.sqrt(trans[0] ** 2 + trans[1] ** 2)
        cmd = geometry_msgs.msg.Twist()
        cmd.linear.x = linear
        cmd.angular.z = angular
        turtle_vel.publish(cmd)
        rate.sleep()

给这个文件添加可执行权限：

chmod 777 turtle_tf_listener_timeTravel.py

3 . 编写启动文件

在learning_tf 程序包中的 launch 路径下，新建一个文件：start_demo5.launch:

roscd learning_tf/launch/
gedit start_demo5.launch

将下面的代码拷贝进去。（下面这段代码就是通过 start_demo2.launch 文件改写的，基本和它一模一样）

<launch>
    <!-- Turtlesim Node -->
    <node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="sim" />
    <node pkg="turtlesim" type="turtle_teleop_key" name="teleop" output="screen" />

    <node name="turtle1_tf_broadcaster" pkg="learning_tf" type="turtle_tf_broadcaster.py" respawn="false" output="screen" >
        <param name="turtle" type="string" value="turtle1" />
    </node>
    <node name="turtle2_tf_broadcaster" pkg="learning_tf" type="turtle_tf_broadcaster.py" respawn="false" output="screen" >
        <param name="turtle" type="string" value="turtle2" />
    </node>

    <node pkg="learning_tf" type="turtle_tf_listener_timeTravel.py" name="listener" />

</launch>

4 . 运行

运行 start_demo5.launch 这个启动脚本文件：

$ roslaunch  learning_tf start_demo5.launch

运行效果：看起来和之前 “ 编写一个 监听器 程序 ”这一节的运行效果一样 。

这里写图片描述

Q： 你肯定会问这样的问题： rospy.Time.now() 和 rospy.Time(0) 有什么不同吗？运行时的效果都一样？

A： 虽然，你注意到 小海龟的行为 没有明显的变化。那是因为：实际的时间只差几毫秒的不同。但是我们为什么有时使用Time(0) ,有时使用 now()。我这里只是想告诉你：tf 缓冲和时间延迟是相关联的。在实际使用 tf 时，这2个可以认为是等同的。

  • Time(0) : 是 tf 缓存里的第一个 tf 信息。
  • now() : 是当前这个时间的 tf 信息。

总结： 现在，我们知道了 now() 和 Time(0) 的区别，那它们究竟有什么用呢？下一节，我带你在 ROS 中进行现在与过去中的时间穿梭，你就知道了。
下一节： 现在与过去中穿梭 (Python版) — waitForTransformFull() 函数。