重要参考：
课程链接:https://www.bilibili.com/video/BV1Ci4y1L7ZZ
讲义链接:Introduction · Autolabor-ROS机器人入门课程《ROS理论与实践》零基础教程
在ROS中内置一些比较实用的工具，通过这些工具可以方便快捷的实现某个功能或调试程序，从而提高开发效率，本章主要介绍ROS中内置的如下组件：
- TF坐标变换，实现不同类型的坐标系之间的转换；
- rosbag 用于录制ROS节点的执行过程并可以重放该过程；
- rqt 工具箱，集成了多款图形化的调试工具。
本章预期达成的学习目标：
- 了解 TF 坐标变换的概念以及应用场景；
- 能够独立完成TF案例:小乌龟跟随；
- 可以使用 rosbag 命令或编码的形式实现录制与回放；
- 能够熟练使用rqt中的图形化工具。
案例演示: 小乌龟跟随实现，该案例是ros中内置案例，终端下键入启动命令
roslaunch turtle_tf2 turtle_tf2_demo_cpp.launch 或 roslaunch turtle_tf2 turtle_tf2_demo.launch
键盘可以控制一只乌龟运动，另一只跟随运动。
5.1 TF坐标变换
机器人系统上，有多个传感器，如激光雷达、摄像头等，有的传感器是可以感知机器人周边的物体方位(或者称之为：坐标，横向、纵向、高度的距离信息)的，以协助机器人定位障碍物，可以直接将物体相对该传感器的方位信息，等价于物体相对于机器人系统或机器人其它组件的方位信息吗？显示是不行的，这中间需要一个转换过程。更具体描述如下:
场景1:雷达与小车
现有一移动式机器人底盘，在底盘上安装了一雷达，雷达相对于底盘的偏移量已知，现雷达检测到一障碍物信息，获取到坐标分别为(x,y,z)，该坐标是以雷达为参考系的，如何将这个坐标转换成以小车为参考系的坐标呢？
场景2:现有一带机械臂的机器人(比如：PR2)需要夹取目标物，当前机器人头部摄像头可以探测到目标物的坐标(x,y,z)，不过该坐标是以摄像头为参考系的，而实际操作目标物的是机械臂的夹具，当前我们需要将该坐标转换成相对于机械臂夹具的坐标，这个过程如何实现？
当然，根据我们高中学习的知识，在明确了不同坐标系之间的的相对关系，就可以实现任何坐标点在不同坐标系之间的转换，但是该计算实现是较为常用的，且算法也有点复杂，因此在 ROS 中直接封装了相关的模块：坐标变换(TF)。
概念
tf:TransForm Frame，坐标变换
坐标系:ROS 中是通过坐标系统开标定物体的，确切的将是通过右手坐标系来标定的。
作用
在 ROS 中用于实现不同坐标系之间的点或向量的转换。
案例
小乌龟跟随案例：如本章引言部分演示。
说明
在ROS中坐标变换最初对应的是tf，不过在 hydro 版本开始， tf 被弃用，迁移到 tf2，后者更为简洁高效，tf2对应的常用功能包有：
tf2_geometry_msgs：可以将ROS消息转换成tf2消息。
tf2：封装了坐标变换的常用消息。
tf2_ros：为tf2提供了roscpp和rospy绑定，封装了坐标变换常用的API。
另请参考:
- tf2 - ROS Wiki
5.1.1 坐标msg消息
订阅发布模型中数据载体 msg 是一个重要实现，首先需要了解一下，在坐标转换实现中常用的 msg：geometry_msgs/TransformStamped 和 geometry_msgs/PointStamped
前者用于传输坐标系相关位置信息，后者用于传输某个坐标系内坐标点的信息。在坐标变换中，频繁的需要使用到坐标系的相对关系以及坐标点信息。
1. geometry_msgs/TransformStamped
命令行键入：rosmsg info geometry_msgs/TransformStamped
std_msgs/Header header #头信息
uint32 seq #|-- 序列号
time stamp #|-- 时间戳
string frame_id #|-- 坐标 ID
string child_frame_id #子坐标系的 id
geometry_msgs/Transform transform #坐标信息
geometry_msgs/Vector3 translation #偏移量
float64 x #|-- X 方向的偏移量
float64 y #|-- Y 方向的偏移量
float64 z #|-- Z 方向上的偏移量
geometry_msgs/Quaternion rotation #四元数
float64 x
float64 y
float64 z
float64 w四元数用于表示坐标的相对姿态。
2. geometry_msgs/PointStamped
命令行键入：rosmsg info geometry_msgs/PointStamped
std_msgs/Header header #头
uint32 seq #|-- 序号
time stamp #|-- 时间戳
string frame_id #|-- 所属坐标系的 id
geometry_msgs/Point point #点坐标
float64 x #|-- x y z 坐标
float64 y
float64 z另请参考:
-
geometry_msgs/TransformStamped Documentation
-
geometry_msgs/PointStamped Documentation
