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目标：学习如何使用 tf2 获取帧变换。
教程级别：中级
时间：10 分钟
目录
背景
先决条件
任务
1. 编写监听节点
2. 更新启动文件
3. 构建
4. 运行
摘要
背景
在之前的教程中，我们创建了一个 tf2 广播器来发布乌龟的姿态到 tf2。
在本教程中，我们将创建一个 tf2 监听器以开始使用 tf2。
先决条件
本教程假设您已经完成了 tf2 静态广播器教程（Python）和 tf2 广播器教程（Python）。在上一个教程中，我们创建了一个 learning_tf2_py 包，我们将继续在此基础上进行工作。
任务
1. 编写监听节点
让我们首先创建源文件。转到我们在上一个教程中创建的 learning_tf2_py 包。在 src/learning_tf2_py/learning_tf2_py 目录中，通过输入以下命令下载示例监听器代码：
wget https://raw.githubusercontent.com/ros/geometry_tutorials/ros2/turtle_tf2_py/turtle_tf2_py/turtle_tf2_listener.py现在使用您喜欢的文本编辑器打开名为 turtle_tf2_listener.py 的文件。
# 版权 2021 开源机器人基金会，公司。
#
# 根据Apache许可证版本2.0（“许可证”）许可；
# 除非符合许可证，否则不得使用此文件。
# 您可以在以下位置获取许可证副本：
#
# http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
#
# 除非适用法律要求或书面同意，否则在许可证下分发的软件
# 将按“原样”基础分发，无任何形式的明示或暗示
# 保证或条件。有关在许可证下管理权限和
# 限制的语言，请参阅许可证。import math # 导入数学库from geometry_msgs.msg import Twist # 从geometry_msgs包导入Twist消息import rclpy # 导入ROS客户端库
from rclpy.node import Node # 从rclpy.node导入Node类from tf2_ros import TransformException # 从tf2_ros导入TransformException异常
from tf2_ros.buffer import Buffer # 从tf2_ros.buffer导入Buffer类
from tf2_ros.transform_listener import TransformListener # 从tf2_ros.transform_listener导入TransformListener类from turtlesim.srv import Spawn # 从turtlesim.srv导入Spawn服务class FrameListener(Node): # 定义FrameListener类，继承自Node类def __init__(self): # 定义初始化函数super().__init__('turtle_tf2_frame_listener') # 调用父类初始化函数，设置节点名为'turtle_tf2_frame_listener'# 声明并获取`target_frame`参数self.target_frame = self.declare_parameter('target_frame', 'turtle1').get_parameter_value().string_value # 声明并获取'target_frame'参数，默认值为'turtle1'self.tf_buffer = Buffer() # 创建tf缓冲区self.tf_listener = TransformListener(self.tf_buffer, self) # 创建tf监听器# 创建一个客户端来生成一个turtle # 在ROS中创建了一个客户端，用于调用名为 'spawn' 的服务。self.spawner = self.create_client(Spawn, 'spawn') # 创建一个Spawn服务的客户端，服务名为'spawn'# 布尔值用于存储信息# 如果生成turtle的服务可用self.turtle_spawning_service_ready = False # 初始化turtle生成服务状态为不可用# 如果turtle成功生成self.turtle_spawned = False # 初始化turtle生成状态为未生成# 创建turtle2速度发布器self.publisher = self.create_publisher(Twist, 'turtle2/cmd_vel', 1) # 创建一个Twist消息的发布器，话题名为'turtle2/cmd_vel'，QoS设置为1# 每秒调用一次on_timer函数self.timer = self.create_timer(1.0, self.on_timer) # 创建一个定时器，每秒调用一次on_timer函数def on_timer(self): # 定义定时器回调函数# 将帧名存储在变量中，这些变量将用于# 计算变换from_frame_rel = self.target_frame # 设置源帧为目标帧to_frame_rel = 'turtle2' # 设置目标帧为'turtle2'if self.turtle_spawning_service_ready: # 如果turtle生成服务可用if self.turtle_spawned: # 如果turtle已经生成# 查找目标帧和turtle2帧之间的变换# 并发送速度命令使turtle2达到目标帧try:t = self.tf_buffer.lookup_transform(to_frame_rel,from_frame_rel,rclpy.time.Time()) # 尝试查找目标帧和turtle2帧之间的变换except TransformException as ex: # 如果查找失败，抛出TransformException异常self.get_logger().info(f'无法将 {to_frame_rel} 变换到 {from_frame_rel}: {ex}') # 记录无法进行变换的信息return # 返回，不执行后续代码msg = Twist() # 创建一个Twist消息scale_rotation_rate = 1.0 # 设置旋转速度比例因子msg.angular.z = scale_rotation_rate * math.atan2(t.transform.translation.y,t.transform.translation.x) # 计算并设置z轴的角速度scale_forward_speed = 0.5 # 设置前进速度比例因子msg.linear.x = scale_forward_speed * math.sqrt(t.transform.translation.x ** 2 +t.transform.translation.y ** 2) # 计算并设置x轴的线速度self.publisher.publish(msg) # 发布Twist消息else: # 如果turtle未生成if self.result.done(): # 如果服务调用完成self.get_logger().info(f'成功生成 {self.result.result().name}') # 记录成功生成turtle的信息self.turtle_spawned = True # 设置turtle生成状态为已生成else: # 如果服务调用未完成self.get_logger().info('生成未完成') # 记录生成未完成的信息else: # 如果turtle生成服务不可用if self.spawner.service_is_ready(): # 如果服务可用# 使用turtle名和坐标初始化请求# 注意在turtlesim/srv/Spawn中，x、y和theta被定义为浮点数request = Spawn.Request() # 创建一个Spawn请求request.name = 'turtle2' # 设置turtle名为'turtle2'request.x = 4.0 # 设置turtle的x坐标为4.0request.y = 2.0 # 设置turtle的y坐标为2.0request.theta = 0.0 # 设置turtle的theta值为0.0# 调用请求self.result = self.spawner.call_async(request) # 异步调用服务，发送请求self.turtle_spawning_service_ready = True # 设置turtle生成服务状态为可用else: # 如果服务不可用# 检查服务是否准备好self.get_logger().info('服务未准备好') # 记录服务未准备好的信息def main(): # 定义主函数rclpy.init() # 初始化ROS客户端库node = FrameListener() # 创建一个FrameListener节点try:rclpy.spin(node) # 让节点保持运行，处理回调函数except KeyboardInterrupt: # 如果收到键盘中断信号pass # 不做任何操作rclpy.shutdown() # 关闭ROS客户端库
1.1 检查代码
要了解生成海龟服务背后的工作原理，请参阅编写一个简单的服务和客户端（Python）教程 https://docs.ros.org/en/jazzy/Tutorials/Beginner-Client-Libraries/Writing-A-Simple-Py-Service-And-Client.html 。
现在，让我们来看一下与获取帧转换相关的代码。 tf2_ros 包提供了一个 TransformListener 的实现，以帮助简化接收转换的任务。
from tf2_ros.transform_listener import TransformListener在这里，我们创建一个 TransformListener 对象。监听器创建后，它开始通过网络接收 tf2 变换，并将它们缓冲最多 10 秒。
self.tf_listener = TransformListener(self.tf_buffer, self)最后，我们查询监听器以获取特定转换。我们调用 lookup_transform 方法，传入以下参数：
目标框架
来源框架
我们想要转变的时间
提供 rclpy.time.Time() 将只会得到最新可用的转换。所有这些都包装在一个 try-except 块中，以处理可能的异常。
t = self.tf_buffer.lookup_transform(to_frame_rel,from_frame_rel,rclpy.time.Time())1.2 添加一个入口点
要允许 ros2 run 命令运行您的节点，您必须将入口点添加到 setup.py （位于 src/learning_tf2_py 目录中）。
在 'console_scripts': 括号之间添加以下行：
'turtle_tf2_listener = learning_tf2_py.turtle_tf2_listener:main',2. 更新启动文件
打开位于 src/learning_tf2_py/launch 目录中名为 turtle_tf2_demo_launch.py 的启动文件，用你的文本编辑器，向启动描述中添加两个新节点，添加一个启动参数，并添加导入。结果文件应该看起来像：
from launch import LaunchDescription # 从launch包导入LaunchDescription类
from launch.actions import DeclareLaunchArgument # 从launch.actions导入DeclareLaunchArgument类
from launch.substitutions import LaunchConfiguration # 从launch.substitutions导入LaunchConfiguration类from launch_ros.actions import Node # 从launch_ros.actions导入Node类def generate_launch_description(): # 定义generate_launch_description函数return LaunchDescription([ # 返回一个LaunchDescription对象Node( # 创建一个Node对象package='turtlesim', # 设置包名为'turtlesim'executable='turtlesim_node', # 设置可执行文件名为'turtlesim_node'name='sim' # 设置节点名为'sim'),Node( # 创建一个Node对象package='learning_tf2_py', # 设置包名为'learning_tf2_py'executable='turtle_tf2_broadcaster', # 设置可执行文件名为'turtle_tf2_broadcaster'name='broadcaster1', # 设置节点名为'broadcaster1'parameters=[ # 设置参数{'turtlename': 'turtle1'} # 设置'turtlename'参数为'turtle1']),DeclareLaunchArgument( # 创建一个DeclareLaunchArgument对象'target_frame', default_value='turtle1', # 设置参数名为'target_frame'，默认值为'turtle1'description='Target frame name.' # 设置参数描述为'Target frame name.'),Node( # 创建一个Node对象package='learning_tf2_py', # 设置包名为'learning_tf2_py'executable='turtle_tf2_broadcaster', # 设置可执行文件名为'turtle_tf2_broadcaster'name='broadcaster2', # 设置节点名为'broadcaster2'parameters=[ # 设置参数{'turtlename': 'turtle2'} # 设置'turtlename'参数为'turtle2']),Node( # 创建一个Node对象package='learning_tf2_py', # 设置包名为'learning_tf2_py'executable='turtle_tf2_listener', # 设置可执行文件名为'turtle_tf2_listener'name='listener', # 设置节点名为'listener'parameters=[ # 设置参数{'target_frame': LaunchConfiguration('target_frame')} # 设置'target_frame'参数为LaunchConfiguration对象，参数名为'target_frame']),])这将声明一个 target_frame 启动参数，启动第二只乌龟的广播器，我们将生成这只乌龟，并启动一个监听器来订阅那些变换。
3.构建
在工作区的根目录运行 rosdep 以检查缺失的依赖项。
rosdep install -i --from-path src --rosdistro jazzy -y仍在工作区的根目录下，构建您的包：
colcon build --packages-select learning_tf2_py打开一个新的终端，导航到工作区的根目录，然后加载设置文件：
. install/setup.bash4. 运行
现在您已准备好开始完整的海龟演示：
ros2 launch learning_tf2_py turtle_tf2_demo_launch.py
您应该看到有两只乌龟的 turtle sim。在第二个终端窗口中输入以下命令：
ros2 run turtlesim turtle_teleop_key要查看事物是否正常工作，只需使用箭头键驾驶第一只乌龟（确保您的终端窗口处于活动状态，而不是您的模拟器窗口），您会看到第二只乌龟跟随第一只乌龟！
摘要
在本教程中，您学习了如何使用 tf2 来获取帧变换的访问权限。您还完成了编写您在 tf2 教程https://docs.ros.org/en/jazzy/Tutorials/Intermediate/Tf2/Introduction-To-Tf2.html 介绍中首次尝试的 turtlesim 演示。