ROS tf-深入Time和TF

博客转载自：https://www.ncnynl.com/archives/201702/1313.html

ROS与C++入门教程-tf-深入Time和TF

说明：

• 介绍使用waitForTransform函数去等待TF树中的变换生效

TF和Time

• 在前面的教程中，我们了解了tf如何跟踪坐标系树。
• 此树随时间变化，tf存储每个变换的时间快照（默认情况下最多为10秒）。
• 直到现在，我们使用lookupTransform()函数来获取该tf树中最新的可用变换，而不知道什么时候记录变换。
• 本教程将教您如何在特定时间获取转换。
• 在上个教程的文件上修改：

$ roscd learning_tf
$ vim src/turtle_tf_listener.cpp

• 找到代码：

try{
    listener.lookupTransform("/turtle2", "/carrot1",
        ros::Time(0), transform);

• 修改为：

try{
   listener.lookupTransform("/turtle2", "/turtle1",
        ros::Time(0), transform);

• 更改/turtle2跟随/turtle1，不是/carrot1，我们指定了时间为0，即获得最新有效的变换。
• 改变获取当前时间的变换，即改为now(), 修改代码:

  try{
    listener.lookupTransform("/turtle2", "/turtle1",
                             ros::Time::now(), transform);

• 编译运行：

  $ catkin_make
  $ roslaunch learning_tf start_demo.launch

• lookupTransform()函数提示失败：

[ERROR] [1287871653.885277559]: You requested a transform that is 0.018 miliseconds in the past, but the most recent transform in the tf buffer is 7.681 miliseconds old.
 When trying to transform between /turtle1 and /turtle2.  

• 这是为什么？ 每个监听器有一个缓冲区，它存储来自不同tf广播者的所有坐标变换。 当广播者发出变换时，变换进入缓冲区之前需要一些时间（通常是几个毫秒）。 因此，当您在时间“now”请求坐标系变换时，您应该等待几毫秒以获得该信息。

等待变换

• tf提供了一个很好的工具，它将等待，直到变换可用。
• 修改代码为：

 try{
    ros::Time now = ros::Time::now();
    listener.waitForTransform("/turtle2", "/turtle1",
                              now, ros::Duration(3.0));
    listener.lookupTransform("/turtle2", "/turtle1",
                             now, transform);

• waitForTransform() 四个参数：

  • 1.需要等待变换从坐标系turtle2
  • 2.到坐标系turtle1
  • 3.在now时间
  • 4.超时时间，不要等待超过此最大持续时间

• 注意：使用ros::Time::now()是为了这个例子。通常这将是希望被转换的数据的时间戳。

• 所以waitForTransform()实际上会阻塞直到两个海龟之间的变换可用（这通常需要几毫秒）

• 或者如果变换不可用,直到达到超时。

• 编译运行：

  $ catkin_make
  $ roslaunch learning_tf start_demo.launch

• 但等待，您可能仍会看到错误一次（错误msg可能会有所不同）：

[ERROR] [1287872014.408401177]: You requested a transform that is 3.009 seconds in the past, but the tf buffer only has a history of 2.688 seconds.
 When trying to transform between /turtle1 and /turtle2.

　　

这是因为turtle2需要非零时间来生成并开始发布tf帧。 因此，第一次请求现在时间的/turtle2坐标系可能不存在，当请求转换时，转换可能不存在，并且第一次失败。 在第一次变换之后，所有的变换都存在，
并且乌龟的行为如预期的那样。

检查结果

• 现在，你应该能够使用箭头键（确保你的终端窗口是活跃的，而不是你的模拟器窗口），你会看到第二只乌龟跟随第一只乌龟！
• 所以，你注意到乌龟的行为没有明显的区别。 这是因为实际的时间差只有几个毫秒。 但是为什么我们从Time(0)到now()进行这种改变？ 只是教你关于tf缓冲区和与它相关的时间延迟。对于真实的tf用例，使用Time(0)通常是完全正常的。

ROS与C++入门教程-tf-Time travel(时间穿梭

说明：

• 介绍tf的高级时间穿梭功能

Time travel

• 利用上一个教程的文件。
• 打开src/turtle_tf_listener.cpp，找到25-30，如下：

  try{
    ros::Time now = ros::Time::now();
    listener.waitForTransform("/turtle2", "/turtle1",
                              now, ros::Duration(1.0));
    listener.lookupTransform("/turtle2", "/turtle1",
                             now, transform);

• 现在，不是让turtle2去到turtle1当前时间的地方，而让turtle2去turtle1是5秒前的地方：

try{
    ros::Time past = ros::Time::now() - ros::Duration(5.0);
    listener.waitForTransform("/turtle2", "/turtle1",
                              past, ros::Duration(1.0));
    listener.lookupTransform("/turtle2", "/turtle1",
                             past, transform);

• 编译运行：

$ make  or  catkin_make
$ roslaunch learning_tf start_demo.launch

• 你会期望看到什么？ 在第一个5秒钟，第二只乌龟不知道去哪里，因为我们还没有第一只乌龟5秒的历史。

• 但是这5秒后呢？效果图：

• 类似截图，你的海龟是不可控制？ 那么发生了什么？

• 我们问TF：相对于/turtle2 5秒前，/turtle1 5秒前的姿势是什么?

• 这意味着我们控制/turtle2基于5秒前的位置以及/turtle1在5秒前的位置。

• 那应该问：相对于/turtle2目前的位置，/turtle1 5秒前的姿势是什么?

高级API

• 回答上面问题，依赖高级API，示例代码：

  try{
    ros::Time now = ros::Time::now();
    ros::Time past = now - ros::Duration(5.0);
    listener.waitForTransform("/turtle2", now,
                              "/turtle1", past,
                              "/world", ros::Duration(1.0));
    listener.lookupTransform("/turtle2", now,
                             "/turtle1", past,
                             "/world", transform);

• 这个lookupTransform()API，有六个参数：

  • 1. 变换从坐标系turtle2
  • 1. 在now时间
  • 1. 到turtle1坐标系
  • 1. 在past时间
  • 1. 指定不随时间改变的坐标系，这里是world
  • 1. 变换结果保存的变量

• waitForTransform()跟lookupTransform()一样有6个相应参数。

• 效果图示：

• 这个图显示了tf在后台做什么。

• 在past时间，它计算从turtle1到world坐标系的变换。

• 在world坐标系,tf时间从past到now。

• 在now时间，tf计算从world到turtle2坐标系的变换。

检查结果：

• 编译运行：

$ catkin_make
$ roslaunch learning_tf start_demo.launch

• 效果：turtle2是指向turtle1 5秒前的地方！