6.1 ROS TF坐标系统补充
博客转自：https://blog.csdn.net/hcx25909/article/details/50154225
1 tf简介
1.1 什么是tf
tf是一个让用户随时间跟踪多个参考系的功能包，它使用一种树型数据结构，根据时间缓冲并维护多个参考系之间的坐标变换关系，可以帮助用户在任意时间，将点、向量等数据的坐标，在两个参考系中完成坐标变换。tf的相关设计思想，可以参见：tf设计
1.2 tf可以做什么
一个机器人系统通常有很多三维的参考系，而且会随着时间的推移发生变化，例如全局参考系（world frame），机器人中心参考系（base frame），机械夹参考系（gripper frame），机器人头参考系（head frame）等等。tf可以以时间为轴，跟踪这些参考系（默认是10秒之内的），并且允许用户提出如下的申请：
- 五秒钟之前，机器人头参考系相对于全局参考系的关系是什么样的
- 机器人夹取的物体相对于机器人中心参考系的位置在哪里
- 机器人中心参考系相对于全局参考系的位置在哪里
tf可以在分布式系统中进行操作，也就是说一个机器人系统中所有的参考系变换关系，对于所有节点组件，都是可用的，所有订阅tf消息的节点都会缓冲一份所有参考系的变换关系数据，所以这种结构不需要中心服务器来存储任何数据。
1.3 tf的使用流程
想要使用tf功能包，总体来讲可以分为以下两个步骤：
- 监听tf变换: 接收并缓存系统中发布的所有参考系变换，并从中查询所需要的参考系变换。
- 广播tf变换: 向系统中广播参考系之间的坐标变换关系。系统中更可能会存在多个不同部分的tf变换广播，每个广播都可以直接将参考系变换关系直接插入tf树中，不需要再进行同步。
2 tf实例理解
3 tf基础教程
4 tf功能包的API说明
5 命令行工具
虽然tf是ROS中的一个代码链接库，但是仍然提供了丰富的命令行工具来帮助用户调试和创建tf变换。
5.1 tf_monitor
tf_monitor工具的功能是打印tf树中的所有参考系信息，通过输入参数来查看指定参考系之间的信息。
命令格式如下：
- tf_monitor
- tf_monitor <source_frame> <target_target>
示例结果如下图所示：
5.2 tf_echo
tf_echo工具的功能是查看指定参考系之间的变换关系。
命令的格式如下：
- tf_echo <source_frame> <target_frame>
示例效果如下图所示：
5.3 static_transform_publisher
static_transform_publisher工具的功能是发布两个参考系之间的静态坐标变换，两个参考系一般不发生相对位置变化。
命令的格式如下：
static_transform_publisher x y z yaw pitch roll frame_id child_frame_id period_in_ms static_transform_publisher x y z qx qy qz qw frame_id child_frame_id period_in_ms
以上两种命令格式，需要设置坐标的偏移和旋转参数，偏移参数都使用相对于xyz三轴的坐标位移，而旋转参数第一种命令格式使用以弧度为单位的 yaw/pitch/roll三个角度，而第二种命令格式使用四元数表达旋转角度。发布频率以ms为单位，一般100ms比较合适。
该命令不仅可以在终端中使用，还可以在launch文件中使用，使用方式如下：
<launch> <node pkg="tf" type="static_transform_publisher" name="link1_broadcaster" args="1 0 0 0 0 0 1 link1_parent link1 100" /> </launch>
5.4 view_frames
view_frames 是可视化的调试工具，可以生成pdf文件，来显示整棵tf树的信息。
命令行的执行方式如下：
$ rosrun tf view_frames $ evince frames.pdf
5.5 roswtf plugin
roswtf是ROS中自查的工具，也可以作为组件使用。针对tf，roswtf可以检查tf的配置并发现常见问题。
命令的使用方式如下：
$ roswtf
6 如何调试tf
参见：调试tf问题
参考链接
tf : http://wiki.ros.org/tf
tf设计：http://wiki.ros.org/tf/Design
tf教程：http://wiki.ros.org/tf/Tutorials
tf: The transform library：http://wiki.ros.org/Papers/TePRA2013_Foote
