[ROS]TF:introduction to tf

####前言
本文介绍了 tf 的功能，并使用 turtlesim 示例了多个机器人例子展示 tf 的能力。同时，本文也介绍了 tf_echo,view_frames,rqt_tf_tree 和 rviz。

####1.建立 Demo
本教程使用到的节点的 ubuntu 版本已经发布，只需要运行：

sudo apt-get install ros-indigo-ros-tutorials ros-indigo-geometry-tutorials ros-indigo-rviz ros-indigo-rosbash ros-indigo-rqt-tf-tree

####2.运行 Demo

运行：

roslaunch turtle_tf turtle_tf_demo.launch

即可打开程序界面，如下：

如果运行的途中出现程序停止的问题，参考：http://answers.ros.org/question/45251/turtle_pointer-6-process-has-died-when-running-tf-tutorial/

一旦 turtlesim 窗口打开之后，可是点击方向按键让小乌龟到处移动，点击按键的时候注意选择 turtlesim 窗口，可以看到如下界面：

可以看到，在点击方向键让小乌龟到处移动的同时，另一只小乌龟会连续的跟着它移动。

####3.发生了什么

上述 demo 使用 tf 库创建了 3 个坐标系：世界系，乌龟 1 系，乌龟 2 系。本教程使用 tf broadcaster 来发布乌龟坐标系，使用 tf listener 计算乌龟坐标系的不同，然后驱动一只乌龟跟随另一只移动。

####4.tf 工具
接下来看看上述 demo 如何使用 tf。我们可以通过 tf 工具查看 tf 在后台做了什么。

#####4.1 使用 view_frames

view_frames 创建 tf 通过 ROS 广播的各系的图表关系。执行：

rosrun tf view_frames

可以看到：

Listening to /tf for 5.000000 seconds
Done Listening
dot - graphviz version 2.36.0 (20140111.2315)

Detected dot version 2.36
frames.pdf generated

上述命令执行的 tf listener 监听通过 ROS 广播的各个系，并绘制各个系之间连接的树。如果要查看输出的树，运行：

evince frames.pdf

可以看到：

这里我们可以看到 tf 广播了 3 个系：world，turtle1，turtle2，并且 world 是 turtle1 和 turtle2 的父节点。为了调试，view_frames 也会上报一些诊断性的信息：关于什么时候接收到最早的和最近的体系转换和发布给 tf 的 tf frame 速度。

#####4.2 使用 rqt_tf_tree

rqt_tf_tree 是一个用于通过 ROS 广播的坐标系的树的可视化的运行时工具。你可以简单的通过左上角的刷新按钮来刷新。
用法：

rosrun rqt_tf_tree rqt_tf_tree

或者简单的

rqt &

然后选择 Plugins 标签页的 rqt_tf_tree。

#####4.3 使用 tf_echo
tf_echo 上报的是通过 ROS 广播的任意两个坐标系之间的转换。
用法：

rosrun tf tf_echo [reference_frame] [target_frame]

让我们来看看 turtle2 和 turtle1 坐标系之间的转换等同于：

执行：

rosrun tf tf_echo turtle1 turtle2

可以看到 tf_echo 监听器显示了通过 ROS 广播的坐标系的转换的过程。

At time 1416409795.450
- Translation: [0.000, 0.000, 0.000]
- Rotation: in Quaternion [0.000, 0.000, 0.914, 0.405]
            in RPY [0.000, -0.000, 2.308]
At time 1416409796.441
- Translation: [0.000, 0.000, 0.000]
- Rotation: in Quaternion [0.000, 0.000, 0.914, 0.405]
            in RPY [0.000, -0.000, 2.308]
At time 1416409797.450
- Translation: [0.000, 0.000, 0.000]
- Rotation: in Quaternion [0.000, 0.000, 0.914, 0.405]
            in RPY [0.000, -0.000, 2.308]
At time 1416409798.441
- Translation: [0.000, 0.000, 0.000]
- Rotation: in Quaternion [0.000, 0.000, 0.914, 0.405]
            in RPY [0.000, -0.000, 2.308]
At time 1416409799.433
- Translation: [0.000, 0.000, 0.000]
- Rotation: in Quaternion [0.000, 0.000, 0.691, 0.723]
            in RPY [0.000, -0.000, 1.526]

####5.rviz 和 tf

rviz 是一个非常有效的用户检查 tf 坐标系的可视化工具。接下来将从 rviz 中查看小乌龟的坐标系。运行：

rosrun rviz rviz -d `rospack find turtle_tf`/rviz/turtle_rviz.rviz

从 rviz 中可以看到 tf 广播的各个坐标系。当驱动小乌龟运动的时候，可以看到 rviz 中的坐标系也随着运动。