在之前的教程中，我们通过编写tf2 广播器和tf2 监听器重新创建了乌龟演示。本教程将教您如何向转换树添加额外的固定和动态框架。事实上，在 tf2 中添加框架与创建 tf2 广播器非常相似，但此示例将向您展示 tf2 的一些附加功能。
对于许多与转换相关的任务，在局部框架内思考会更容易。例如，最容易推断激光扫描仪中心框架中的激光扫描测量结果。 tf2 允许您为系统中的每个传感器、链路或关节定义本地框架。从一帧转换到另一帧时，tf2 将处理引入的所有隐藏中间帧转换。
tf2树
tf2 建立了帧的树结构，因此不允许帧结构中出现闭环。这意味着一个框架只有一个父框架，但可以有多个子框架。目前，我们的 tf2 树包含三个帧：world、turtle1和turtle2。两个海龟框架是该world框架的子框架。如果我们想向 tf2 添加一个新框架，则现有的三个框架之一需要作为父框架，而新框架将成为其子框架。
比如在机械臂形态的机器人中，机器人安装的位置叫做基坐标系Base Frame，机器人安装位置在外部环境下的参考系叫做世界坐标系World Frame，机器人末端夹爪的位置叫做工具坐标系，外部被操作物体的位置叫做工件坐标系，在机械臂抓取外部物体的过程中，这些坐标系之间的关系也在跟随变化。
在移动机器人系统中，坐标系一样至关重要，比如一个移动机器人的中心点是基坐标系Base Link，雷达所在的位置叫做雷达坐标系laser link，机器人要移动，里程计会累积位置，这个位置的参考系叫做里程计坐标系odom，里程计又会有累积误差和漂移，绝对位置的参考系叫做地图坐标系map。
一层一层坐标系之间关系复杂，有一些是相对固定的，也有一些是不断变化的，看似简单的坐标系也在空间范围内变得复杂，良好的坐标系管理系统就显得格外重要。
关于坐标系变换关系的基本理论，在每一本机器人学的教材中都会有讲解，可以分解为平移和旋转两个部分，通过一个四乘四的矩阵进行描述，在空间中画出坐标系，那两者之间的变换关系，其实就是向量的数学描述。
1 编写固定帧广播器
在我们的海龟示例中，我们将添加一个新框架carrot1，它将成为turtle1.该框架将作为第二只乌龟的目标。
我们首先创建源文件。转到learning_tf2_py 我们在之前的教程中创建的包。在src/learning_tf2_py/learning_tf2_py目录中新建fixed_frame_tf2_broadcaster.py文件，然后用vccode 打开写入如下代码：
from geometry_msgs.msg import TransformStampedimport rclpy
from rclpy.node import Nodefrom tf2_ros import TransformBroadcasterclass FixedFrameBroadcaster(Node):def __init__(self):super().__init__('fixed_frame_tf2_broadcaster')self.tf_broadcaster = TransformBroadcaster(self)self.timer = self.create_timer(0.1, self.broadcast_timer_callback)def broadcast_timer_callback(self):t = TransformStamped()t.header.stamp = self.get_clock().now().to_msg()t.header.frame_id = 'turtle1't.child_frame_id = 'carrot1't.transform.translation.x = 0.0t.transform.translation.y = 2.0t.transform.translation.z = 0.0t.transform.rotation.x = 0.0t.transform.rotation.y = 0.0t.transform.rotation.z = 0.0t.transform.rotation.w = 1.0self.tf_broadcaster.sendTransform(t)def main():rclpy.init()node = FixedFrameBroadcaster()try:rclpy.spin(node)except KeyboardInterrupt:passrclpy.shutdown()
上面关键代码说明：
在这里，我们创建一个新的转换，从父级turtle1到新的子级carrot1。就框架而言，框架carrot1在 y 轴上偏移 2 米turtle1。
t = TransformStamped()t.header.stamp = self.get_clock().now().to_msg()
t.header.frame_id = 'turtle1'
t.child_frame_id = 'carrot1'
t.transform.translation.x = 0.0
t.transform.translation.y = 2.0
t.transform.translation.z = 0.0
添加节点入口：
在src/learning_tf2_py，用vscode 打开setup.py
在console_scripts 括号之间添加以下行’：
'fixed_frame_tf2_broadcaster = learning_tf2_py.fixed_frame_tf2_broadcaster:main',
编写启动文件
src/learning_tf2_py/launch目录中创建一个名为的新文件turtle_tf2_fixed_frame_demo.launch.py，代码内容如下：
import osfrom ament_index_python.packages import get_package_share_directoryfrom launch import LaunchDescription
from launch.actions import IncludeLaunchDescription
from launch.launch_description_sources import PythonLaunchDescriptionSourcefrom launch_ros.actions import Nodedef generate_launch_description():demo_nodes = IncludeLaunchDescription(PythonLaunchDescriptionSource([os.path.join(get_package_share_directory('learning_tf2_py'), 'launch'),'/turtle_tf2_demo.launch.py']),)return LaunchDescription([demo_nodes,Node(package='learning_tf2_py',executable='fixed_frame_tf2_broadcaster',name='fixed_broadcaster',),])
此启动文件导入所需的包，然后创建一个demo_nodes变量来存储我们在上一教程的启动文件中创建的节点。
代码的最后一部分将carrot1使用我们的节点将我们的固定框架添加到turtlesim世界中fixed_frame_tf2_broadcaster。
Node(package='learning_tf2_py',executable='fixed_frame_tf2_broadcaster',name='fixed_broadcaster',
),
编译：
在工作区的根目录中运行rosdep以检查是否缺少依赖项。
rosdep install -i --from-path src --rosdistro humble -y
仍然在工作区的根目录中构建您的包：
colcon build --packages-select learning_tf2_py
打开一个新终端，导航到工作区的根目录，然后获取安装文件：
. install/setup.bash
运行
现在您可以启动海龟广播演示：
ros2 launch learning_tf2_py turtle_tf2_fixed_frame_demo.launch.py
这里跟上面教程一样，初始化两个乌龟，其中一个乌龟会向另外一个乌龟靠齐
新carrot1框架出现在转换树中
如果你驾驶第一只乌龟，你应该注意到，即使我们添加了一个新框架，其行为与之前的教程相比并没有改变。这是因为添加额外的帧不会影响其他帧，并且我们的侦听器仍在使用之前定义的帧。
因此，如果我们希望第二只乌龟而不是第一只乌龟跟随胡萝卜，我们需要更改 的值target_frame。这可以通过两种方式完成。一种方法是target_frame直接从控制台将参数传递给启动文件：
ros2 launch learning_tf2_py turtle_tf2_fixed_frame_demo.launch.py target_frame:=carrot1
