ROS tf-深入Time和TF

博客轉載自：https://www.ncnynl.com/archives/201702/1313.html

ROS與C++入門教程-tf-深入Time和TF

說明：

• 介紹使用waitForTransform函數去等待TF樹中的變換生效

TF和Time

• 在前面的教程中，我們了解了tf如何跟蹤坐標系樹。
• 此樹隨時間變化，tf存儲每個變換的時間快照（默認情況下最多為10秒）。
• 直到現在，我們使用lookupTransform()函數來獲取該tf樹中最新的可用變換，而不知道什么時候記錄變換。
• 本教程將教您如何在特定時間獲取轉換。
• 在上個教程的文件上修改：

$ roscd learning_tf
$ vim src/turtle_tf_listener.cpp

• 找到代碼：

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

• 修改為：

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

• 更改/turtle2跟隨/turtle1，不是/carrot1，我們指定了時間為0，即獲得最新有效的變換。
• 改變獲取當前時間的變換，即改為now(), 修改代碼:

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

• 編譯運行：

  $ catkin_make
  $ roslaunch learning_tf start_demo.launch

• lookupTransform()函數提示失敗：

[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.  

• 這是為什么？ 每個監聽器有一個緩沖區，它存儲來自不同tf廣播者的所有坐標變換。 當廣播者發出變換時，變換進入緩沖區之前需要一些時間（通常是幾個毫秒）。 因此，當您在時間“now”請求坐標系變換時，您應該等待幾毫秒以獲得該信息。

等待變換

• tf提供了一個很好的工具，它將等待，直到變換可用。
• 修改代碼為：

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

• waitForTransform() 四個參數：

  • 1.需要等待變換從坐標系turtle2
  • 2.到坐標系turtle1
  • 3.在now時間
  • 4.超時時間，不要等待超過此最大持續時間

• 注意：使用ros::Time::now()是為了這個例子。通常這將是希望被轉換的數據的時間戳。

• 所以waitForTransform()實際上會阻塞直到兩個海龜之間的變換可用（這通常需要幾毫秒）

• 或者如果變換不可用,直到達到超時。

• 編譯運行：

  $ catkin_make
  $ roslaunch learning_tf start_demo.launch

• 但等待，您可能仍會看到錯誤一次（錯誤msg可能會有所不同）：

[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.

　　

這是因為turtle2需要非零時間來生成並開始發布tf幀。 因此，第一次請求現在時間的/turtle2坐標系可能不存在，當請求轉換時，轉換可能不存在，並且第一次失敗。 在第一次變換之后，所有的變換都存在，
並且烏龜的行為如預期的那樣。

檢查結果

• 現在，你應該能夠使用箭頭鍵（確保你的終端窗口是活躍的，而不是你的模擬器窗口），你會看到第二只烏龜跟隨第一只烏龜！
• 所以，你注意到烏龜的行為沒有明顯的區別。 這是因為實際的時間差只有幾個毫秒。 但是為什么我們從Time(0)到now()進行這種改變？ 只是教你關於tf緩沖區和與它相關的時間延遲。對於真實的tf用例，使用Time(0)通常是完全正常的。

ROS與C++入門教程-tf-Time travel(時間穿梭

說明：

• 介紹tf的高級時間穿梭功能

Time travel

• 利用上一個教程的文件。
• 打開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);

• 現在，不是讓turtle2去到turtle1當前時間的地方，而讓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);

• 編譯運行：

$ make  or  catkin_make
$ roslaunch learning_tf start_demo.launch

• 你會期望看到什么？ 在第一個5秒鍾，第二只烏龜不知道去哪里，因為我們還沒有第一只烏龜5秒的歷史。

• 但是這5秒后呢？效果圖：

• 類似截圖，你的海龜是不可控制？ 那么發生了什么？

• 我們問TF：相對於/turtle2 5秒前，/turtle1 5秒前的姿勢是什么?

• 這意味着我們控制/turtle2基於5秒前的位置以及/turtle1在5秒前的位置。

• 那應該問：相對於/turtle2目前的位置，/turtle1 5秒前的姿勢是什么?

高級API

• 回答上面問題，依賴高級API，示例代碼：

  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);

• 這個lookupTransform()API，有六個參數：

  • 1. 變換從坐標系turtle2
  • 2. 在now時間
  • 3. 到turtle1坐標系
  • 4. 在past時間
  • 5. 指定不隨時間改變的坐標系，這里是world
  • 6. 變換結果保存的變量

• waitForTransform()跟lookupTransform()一樣有6個相應參數。

• 效果圖示：

• 這個圖顯示了tf在后台做什么。

• 在past時間，它計算從turtle1到world坐標系的變換。

• 在world坐標系,tf時間從past到now。

• 在now時間，tf計算從world到turtle2坐標系的變換。

檢查結果：

• 編譯運行：

$ catkin_make
$ roslaunch learning_tf start_demo.launch

• 效果：turtle2是指向turtle1 5秒前的地方！