Документация

Запуск

Инициализируйте систему ROS.

rosinit

Initializing ROS master on http://bat6230glnxa64:46805/.
Initializing global node /matlab_global_node_11012 with NodeURI http://bat6230glnxa64:40657/

Чтобы создать реалистическую среду для этого примера, используйте exampleHelperROSStartTfPublisher, чтобы широковещательно передать несколько преобразований. Преобразования представляют камеру, которая смонтирована на роботе.

Существует три координатных кадра, которые заданы в этом дереве преобразования:

Два преобразовывает, публикуются:

exampleHelperROSStartTfPublisher

Визуальное представление трех координат структурирует взгляды можно следующим образом.

Здесь, x, y, и оси z каждого кадра представлены красными, зелеными, и синими строками соответственно. Связи между родительскими объектами и их потомками между координатными кадрами показывают через коричневую стрелку, указывающую от дочернего элемента к ее родительскому кадру.

Создайте новый объект дерева преобразования с функцией rostf. Можно использовать этот объект получить доступ ко всем доступным преобразованиям и применить их к различным сущностям.

tftree = rostf

tftree = 
  TransformationTree with properties:

    AvailableFrames: {0x1 cell}
     LastUpdateTime: [0x1 Time]
         BufferTime: 10

Если объект создается, он начинает получать tf преобразования и буферизует их внутренне. Необходимо сохранить переменную tftree в рабочей области, так, чтобы это продолжило получать данные.

Сделайте паузу для немного, чтобы убедиться, что все преобразования получены.

pause(1);

Вы видите имена всех доступных координатных кадров путем доступа к свойству AvailableFrames.

tftree.AvailableFrames

ans = 3x1 cell array
    {'camera_center' }
    {'mounting_point'}
    {'robot_base'    }

Это должно показать три координатных кадра, которые описывают отношение между камерой, ее точкой монтирования и роботом.

Получите преобразования

Теперь, когда преобразования доступны, можно осмотреть их. Любое преобразование описано сообщением geometry_msgs/TransformStamped ROS и имеет переводный и вращательный компонент.

Получите преобразование, которое описывает отношение между точкой монтирования и центром камеры. Используйте функцию getTransform, чтобы сделать это.

mountToCamera = getTransform(tftree, 'mounting_point', 'camera_center');
mountToCameraTranslation = mountToCamera.Transform.Translation

mountToCameraTranslation = 
  ROS Vector3 message with properties:

    MessageType: 'geometry_msgs/Vector3'
              X: 0
              Y: 0
              Z: 0.5000

  Use showdetails to show the contents of the message

quat = mountToCamera.Transform.Rotation

quat = 
  ROS Quaternion message with properties:

    MessageType: 'geometry_msgs/Quaternion'
              X: 0
              Y: 0.7071
              Z: 0
              W: 0.7071

  Use showdetails to show the contents of the message

mountToCameraRotationAngles = rad2deg(quat2eul([quat.W quat.X quat.Y quat.Z]))

mountToCameraRotationAngles = 1×3

     0    90     0

Относительно точки монтирования центр камеры расположен 0,5 метра вдоль оси z и вращается 90 градусами вокруг оси Y.

Чтобы осмотреть отношение между основой робота и точкой монтирования камеры, вызовите getTransform снова.

baseToMount = getTransform(tftree, 'robot_base', 'mounting_point');
baseToMountTranslation = baseToMount.Transform.Translation

baseToMountTranslation = 
  ROS Vector3 message with properties:

    MessageType: 'geometry_msgs/Vector3'
              X: 1
              Y: 0
              Z: 0

  Use showdetails to show the contents of the message

baseToMountRotation = baseToMount.Transform.Rotation

baseToMountRotation = 
  ROS Quaternion message with properties:

    MessageType: 'geometry_msgs/Quaternion'
              X: 0
              Y: 0
              Z: 0
              W: 1

  Use showdetails to show the contents of the message

Точка монтирования расположена на уровне 1 метра вдоль оси X основы робота.

Примените преобразования

Примите теперь, когда у вас есть 3D точка, которая задана в кадре координаты camera_center, и вы хотите вычислить, каковы координаты точки в кадре robot_base.

Используйте функцию waitForTransform, чтобы ожидать, пока преобразование между camera_center и кадрами координаты robot_base не станет доступным. Этот вызов блоки до преобразования, которое берет данные от camera_center до robot_base, допустим и доступен в дереве преобразования.

waitForTransform(tftree, 'robot_base', 'camera_center');

Теперь задайте точку в положении [3 1.5 0.2] в кадре координаты центра камеры. Вы впоследствии преобразуете эту точку в координаты robot_base.

pt = rosmessage('geometry_msgs/PointStamped');
pt.Header.FrameId = 'camera_center';
pt.Point.X = 3;
pt.Point.Y = 1.5;
pt.Point.Z = 0.2;

Можно преобразовать координаты точки путем вызывания transform функции на объекте дерева преобразования. Задайте, каков целевой координатный кадр этого преобразования. В этом примере используйте robot_base.

tfpt = transform(tftree, 'robot_base', pt)

tfpt = 
  ROS PointStamped message with properties:

    MessageType: 'geometry_msgs/PointStamped'
         Header: [1x1 Header]
          Point: [1x1 Point]

  Use showdetails to show the contents of the message

Преобразованная точка tfpt имеет следующие 3D координаты.

tfpt.Point

ans = 
  ROS Point message with properties:

    MessageType: 'geometry_msgs/Point'
              X: 1.2000
              Y: 1.5000
              Z: -2.5000

  Use showdetails to show the contents of the message

Помимо сообщений PointStamped, функция transform позволяет вам преобразовывать другие сущности как положения (geometry_msgs/PoseStamped), кватернионы (geometry_msgs/QuaternionStamped), и облака точек (sensor_msgs/PointCloud2).

Если вы хотите сохранить преобразование, можно получить его с функцией getTransform.

robotToCamera = getTransform(tftree, 'robot_base', 'camera_center')

robotToCamera = 
  ROS TransformStamped message with properties:

     MessageType: 'geometry_msgs/TransformStamped'
          Header: [1x1 Header]
    ChildFrameId: 'camera_center'
       Transform: [1x1 Transform]

  Use showdetails to show the contents of the message

Это преобразование может использоваться, чтобы преобразовать координаты в кадр camera_center в координаты в кадре robot_base.

robotToCamera.Transform.Translation

ans = 
  ROS Vector3 message with properties:

    MessageType: 'geometry_msgs/Vector3'
              X: 1
              Y: 0
              Z: 0.5000

  Use showdetails to show the contents of the message

robotToCamera.Transform.Rotation

ans = 
  ROS Quaternion message with properties:

    MessageType: 'geometry_msgs/Quaternion'
              X: 0
              Y: 0.7071
              Z: 0
              W: 0.7071

  Use showdetails to show the contents of the message

Отправьте преобразования

Можно также широковещательно передать новое преобразование к сети ROS.

Примите, что у вас есть простое преобразование, которое описывает смещение кадра координаты wheel относительно кадра координаты robot_base. Колесо смонтировано-0.2 метра вдоль оси Y и-0.3 вдоль оси z. Колесо имеет относительное вращение 30 градусов вокруг оси Y.

Создайте соответствующее сообщение geometry_msgs/TransformStamped, которое описывает это преобразование. Исходный кадр координаты, wheel, помещается в свойство ChildFrameId. Целевой координатный кадр, robot_base, добавляется к свойству Header.FrameId.

tfStampedMsg = rosmessage('geometry_msgs/TransformStamped');
tfStampedMsg.ChildFrameId = 'wheel';
tfStampedMsg.Header.FrameId = 'robot_base';

Само преобразование описано в свойстве Transform. Это содержит Translation и Rotation. Заполните значения, которые упоминаются выше.

Rotation описан как кватернион. Чтобы преобразовать 30 вращений степени вокруг оси Y к кватерниону, можно использовать функцию axang2quat. Ось Y описана [0 1 0] вектором, и 30 градусов могут быть преобразованы в радианы с функцией deg2rad.

tfStampedMsg.Transform.Translation.X = 0;
tfStampedMsg.Transform.Translation.Y = -0.2;
tfStampedMsg.Transform.Translation.Z = -0.3;

quatrot = axang2quat([0 1 0 deg2rad(30)])

quatrot = 1×4

    0.9659         0    0.2588         0

tfStampedMsg.Transform.Rotation.W = quatrot(1);
tfStampedMsg.Transform.Rotation.X = quatrot(2);
tfStampedMsg.Transform.Rotation.Y = quatrot(3);
tfStampedMsg.Transform.Rotation.Z = quatrot(4);

Используйте rostime, чтобы получить текущее системное время и использование что добавить метку времени к преобразованию. Это сообщает получателям, в котором моменте времени это преобразование было допустимо.

tfStampedMsg.Header.Stamp = rostime('now');

Используйте функцию sendTransform, чтобы широковещательно передать это преобразование.

sendTransform(tftree, tfStampedMsg)

Новый кадр координаты wheel находится теперь также в списке доступных координатных кадров.

tftree.AvailableFrames

ans = 4x1 cell array
    {'camera_center' }
    {'mounting_point'}
    {'robot_base'    }
    {'wheel'         }

Итоговое визуальное представление всех четырех координат структурирует взгляды можно следующим образом.

Вы видите, что кадр координаты wheel имеет перевод и вращение, которое вы задали в отправке преобразования.

Остановите издателя в качестве примера и закрытие сеть ROS

Остановите издателя преобразования в качестве примера.

exampleHelperROSStopTfPublisher

Закройте ведущее устройство ROS и удалите глобальный узел.

rosshutdown

Shutting down global node /matlab_global_node_11012 with NodeURI http://bat6230glnxa64:40657/
Shutting down ROS master on http://bat6230glnxa64:46805/.