ROS220-ROS2工具：坐标变换（二）内部常用接口消息

简介

由上一篇文章所述来看，我们不难发现对于坐标变换的实现，其本质是基于话题通信的发布订阅模型。发布方可以发布坐标系之间的相对关系，订阅方则可以监听这些消息，并实现不同坐标系之间的变换。根据“ROS2-004-通信机制：话题通信” 文章内针对消息接口的介绍，在话题通信中，接口消息 作为数据载体在整个通信模型中是比较重要的一部分。

本章将会介绍坐标变换中常用的两种接口消息：geometry_msgs/msg/TransformStamped 和 geometry_msgs/msg/PointStamped。

前者用于描述某一时刻两个坐标系之间相对关系的接口，后者用于描述某一时刻坐标系内某个坐标点的位置的接口。在之后的坐标变换中，我们会经常性的使用到坐标系相对关系以及坐标点相关信息。

具体定义格式

我们可以使用 ros2 interface show 指令来确认这两个接口的相关定义:

ros2 interface show geometry_msgs/msg/TransformStamped
ros2 interface show geometry_msgs/msg/PointStamped

相关定义如下所示：

TransformStamped

# This expresses a transform from coordinate frame header.frame_id
# to the coordinate frame child_frame_id at the time of header.stamp
#
# This message is mostly used by the
# <a href="https://docs.ros.org/en/rolling/p/tf2/">tf2</a> package.
# See its documentation for more information.
#
# The child_frame_id is necessary in addition to the frame_id
# in the Header to communicate the full reference for the transform
# in a self contained message.

# The frame id in the header is used as the reference frame of this transform.
std_msgs/Header header
    builtin_interfaces/Time stamp  # Time stamp
        int32 sec
        uint32 nanosec
    string frame_id

# The frame id of the child frame to which this transform points.
string child_frame_id

# Translation and rotation in 3-dimensions of child_frame_id from header.frame_id.
Transform transform
    Vector3 translation
        float64 x
        float64 y
        float64 z
    Quaternion rotation
        float64 x 0
        float64 y 0
        float64 z 0
        float64 w 1

注：这里的Quaternion rotation 指的是 四元数旋转，其虽与欧拉角的描述不太相同，但是能够能高效的描述旋转问题。在 TF2 内部有集成两种不同描述方式的转换函数，因此在坐标系旋转时输入欧拉角即可，无需手动换算成四元数。

PointStamped

# This represents a Point with reference coordinate frame and timestamp

std_msgs/Header header
    builtin_interfaces/Time stamp
        int32 sec
        uint32 nanosec
    string frame_id
    Point point
        float64 x
        float64 y
        float64 z