ROS坐标系那些事儿：map、odom、base_link、laser 是啥？tf树又是啥？
大家好，我是陈景序，今天咱们来聊聊ROS中的坐标系，尤其是那些让人头大的map、odom、base_link、laser，还有神秘的tf树。别急，我会用最接地气的方式，帮你把这些概念搞清楚。
一、题目各个坐标系的含义
背景：咱们以gmapping为例，看看这些坐标系都是怎么来的。gmapping通常使用laser_scan_matcher包，在没有里程计的情况下，只用激光雷达也能跑起来。
rosrun rqt_tf_tree rqt_tf_tree
下面这张图是执行rqt_tf_tree的结果：
- map：可以理解为世界坐标系
- odom：机器人以为的世界坐标系
- base_link：机器人本体坐标系
- laser：激光雷达坐标系
二、对坐标系的理解
map：地图坐标系，一般设为固定坐标系（fixed frame），通常与机器人所在的世界坐标系一致。
base_link：机器人本体坐标系，与机器人中心重合，原点一般为机器人的旋转中心。
odom：里程计坐标系，这里要注意odom topic和坐标系的区别。odom topic是里程计的一种，而坐标系是另一种概念。odom和map坐标系在机器人起始运动位置是重合的，但随着时间的推移会逐渐出现偏差，这个偏差就是里程计的累积误差。
laser：激光雷达的坐标系，与激光雷达的安装点有关，其与base_link的tf是固定的。
三、对于 map --> odom 举个例子
假设我们要制定机器人路径，使用的必然是绝对坐标系。机器人没有GPS，所以只能通过里程计来倒推自己的位置。这也是为什么odom应该与map重合的原因。
假设机器人终点定在了（8，5），初始时刻，map的（8，5）和odom的（8，5）是重合的。
odom坐标系视角看运动过程：假设里程计告诉它，自原点启动起，它在X方向移动2，Y方向移动5，运动描述为（+2，+5）。于是它就认为自己在odom坐标系下的（2，5）。
map坐标系看运动过程：然而实际上，因为里程计累计误差，它其实第一次运动到了（3，4）。但在odom中它在（2，5）。它理应运动（8，5）-（3，4）=（+5，+1）到达目标点，但它会运动（+6，+0），因为odom反馈给base_link后，目标在base_link坐标系下的（6，0）。其实到达的是map坐标系下的（9，4），并不能达到运动到map坐标系下目标点（8，5）的目的。
校正传感器又告诉它，“我觉得你的里程计刚才X漏算了0.999，Y多算了1.001”。于是它把自己所在位置修正为了（2 + 0.999，5 - 1.001）=（2.999,3.999），接下来该移动（8，5）-（2.999,3.999）=（+5.001，+1.001）。就能将偏差校正回来，到达map坐标系下的终点（8，5）了。
四、tf树是怎么回事
布拉布拉...
小结与拓展
好了，今天的内容就到这里。希望这篇文章能帮你搞清楚ROS中的坐标系和tf树。如果你还有其他问题，欢迎在评论区留言。我是陈景序，下次再见！
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