[ROS]tf overview

###1.预览
tf 包的作用就是让用户能够一直保持对多个坐标系的跟踪。tf 按照时间的顺序以树结构缓存了坐标系之间的关系，可以用于转换某个时间点上两个坐标系之间的点、向量。项目地址为：https://github.com/ros/geometry.git (branch: indigo-devel)
!()[http://wiki.ros.org/tf?action=AttachFile&do=get&target=frames2.png]

###2.tf 的作用；为什么要用 tf。
典型的机器人系统有很多变化着的 3d 坐标系，比如世界参考系，底盘参考系，爪子参考系，头部参考系等。tf 一直保持跟踪所有的这些参考系，tf 可以解决以下问题：
1.5 秒钟以前相对世界参考系，头部参考系在哪？
2.爪子里物体的位姿相对于地盘是什么？
3.地盘参考系的位姿在地图参考系是什么样的？
tf 能够应用于分布式系统中。这意味着机器人的所有坐标系的信息对于系统中位于任意电脑中的 ROS 组件都是可用的。转换信息的过程中是没有中心的。

###3.相关论文

链接：https://github.com/lixiang0/demos/blob/master/tf:%20The%20Transform%20Library.pdf

###4.示例

####4.1 安装和运行
执行：

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

roslaunch turtle_tf turtle_tf_demo.launch

之后可以看到窗口，类似下面所示：

点击命令行窗口，点击方向键可以看到一直乌龟跟着另一只乌龟运动。
本实例中创建了 3 个坐标系：世界参考系、乌龟 1 参考系、乌龟 2 参考系。其中 tf 广播者用于发布乌龟的坐标系，tf 监听者用于计算 2 个乌龟的参考系之间的不同并使得一只乌龟跟着另一只乌龟。

####4.2 相关工具

#####4.2.1.view_frames

rosrun tf view_frames //将图形化的保存tf

evince frames.pdf //打开保存的pdf文件

完成上述操作后可以看到：

#####4.2.2.rqt_tf_tree
rqt_tf_tree 命令也是图形化显示 tf 的一个工具，但是它可以动态的更新 tf。
执行：

rosrun rqt_tf_tree rqt_tf_tree

or

rqt &//然后在plugins里面选择tf tree

执行之后可以看到类似：

#####4.2.3.tf_echo
tf_echo 输出两个参考系之间的转换关系。
用法如下：

rosrun tf tf_echo [reference_frame] [target_frame]

可以看到类似的输出：

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]

#####4.2.4.rviz 和 tf
执行：

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

可以看到可视化的世界参考系(下图所示)，两只乌龟参考系。并且可视化的各个参考系可以跟着键盘的控制而运动。

###5.总结
本文初步的介绍了 tf 是什么，为什么需要 tf，以及 tf 一些相关可视化工具。
未来还需要细化的是 tf 中各个参考系之间的转换是如何实现的，以及如何实现转换的过程。