スポンサー広告
※ご注意：古い情報が含まれる場合があります

本サイトの記事には、過去の技術情報や設定手順が含まれています。現在の環境では動作しない可能性もありますので、ご利用の際はご注意ください。

ROS2 Jazzy：仮想オドメトリーにTFを追加してRViz2で座標系を可視化する（TF入門・URDFなし）

はじめに

本記事は、ROS2を「使う側」のエンジニア視点で、座標系・オドメトリ・座標変換（TF/TF2）を整理しながら、手を動かして理解を固めるシリーズの続きです。
ROS2はトピックやノードを動かすだけでも一定の成果は出ますが、実務では「座標が読めること（＝フレームが説明できること）」が重要になります。
本記事では、見た目（URDF/ロボットモデル）よりも、座標系の関係と変換がどう動いているかに焦点を当てます。

ここまでの流れは次の通りです。

      • /cmd_vel を入力
      • 仮想的に自己位置（x, y, yaw）を計算
      • /odom を publish
      • ターミナルに表示される数値（ログ）だけで挙動を追う

この2回目の動作では数字だけの確認ですが、座標系の計算（ワールド座標と機体座標の関係）は十分に読み取れます。

そして今回は、その続きとして、TF（座標変換）を追加し、RViz2で座標系を可視化します。
環境はこれまで主に Humble で試していましたが、今回は ROS2 Jazzy を前提にします。
（WSLでの Jazzy 構築は別記事にしています。）
なお、Humbleで作ってテストしたノードは、Jazzyでも同様にビルド・実行できます（今回のノードは単純な計算ノードのため）。

WSL2 + Ubuntu 24.04 + ROS2 Jazzy 環境構築手順 ― Windows上で再現可能なROS2開発基盤を整える ―
1. 本記事の目的本記事では、Windows環境上のWSL2にUbuntu 24.04を導入し、ROS2 Jazzy（フル構成・GUI含む）をインストールする手順を整理します。目的は単なるインストールではありません。 再現可能なROS2開発...
independence-sys.net
2026.02.24

今回のゴール

今回のゴールは「ロボットの箱モデルを表示すること」ではありません。
以下を最小構成で達成します。

  • teleop_twist_keyboard で /cmd_vel を入力する
  • 仮想オドメトリーが /odom を publish する
  • TF（odom → base_link）を publish する
  • RViz2で 座標系（TF）とオドメトリー（矢印）が連動して動くことを確認する

URDF（RobotModel）は扱いません。座標系の理解に集中します。
以下のように確認できます。

なぜTFが必要か

前回のノードでは /odom を publish していました。
しかし、RViz2で「ロボットの向き」や「フレーム間の関係」を理解するためには、TF（座標変換）が必要になります。

今回追加するのは、以下の関係です。

odom  →  base_link
  • odom：ワールド基準（オドメトリ基準）の座標系
  • base_link：ロボット本体（機体）の基準座標系

TFは「フレーム間の位置・姿勢（姿勢＝向き）関係」を流す仕組みです。
/odom が「位置と姿勢」を持っていても、RVizが座標系として扱うためには TF が必要になります。

PythonノードへのTF追加

既存の virtual_odometry_node.py に TF broadcast を追加します。
（本記事では差分が分かる形で要点のみ記載します。）

ソース一式は以下で公開しています。
https://github.com/ISYNishida/ros2_virtual_odometry/tree/main

ノードビルド方法は以下の2回目を参照してください。
https://independence-sys.net/main/?p=7373

ここからvirtual_odometry_node.py への TF broadcast 追加方法です。

1) import を追加

from geometry_msgs.msg import TransformStamped
from tf2_ros import TransformBroadcaster

2) Broadcaster を初期化（__init__ に追加）

self.tf_broadcaster = TransformBroadcaster(self)

3) update_odometry() の最後で TF を送信

tf = TransformStamped()
tf.header.stamp = self.get_clock().now().to_msg()
tf.header.frame_id = 'odom'
tf.child_frame_id = 'base_link'

tf.transform.translation.x = self.x
tf.transform.translation.y = self.y
tf.transform.translation.z = 0.0

tf.transform.rotation = yaw_to_quaternion(self.theta)

self.tf_broadcaster.sendTransform(tf)

これで、仮想オドメトリーの計算結果（x, y, yaw）を、TFとしても配信できます。

補足：座標変換を自分で書く必要はあるのか？（tf2の実務的な位置づけ）

今回は学習目的として、オドメトリー計算（積分）を自前で書き、座標系の意味を確認しています。
一方で実務では、座標変換そのもの（フレーム間変換）は tf2 を利用して扱うのが一般的です。

重要なのは三角関数やクォータニオンを暗記することではなく、次の点です。

  • どのフレーム（frame_id）からどのフレーム（child_frame_id）へ変換しているか
  • そのTFツリーが破綻していないか（親が一意、循環しない）
  • RViz/ナビゲーションが期待するフレーム構成になっているか

「tf2をうまく使うこと」が現場エンジニアの実務です。
その前提として、今回のように TFの意味と見え方を理解しておくことが重要だと考えています。

実行手順

ターミナルを3つ使うと分かりやすいです。

ターミナル①：仮想オドメトリーノード起動

ros2 run virtual_odometry virtual_odometry_node

ターミナル②：teleop起動（/cmd_vel入力）

ros2 run teleop_twist_keyboard teleop_twist_keyboard

ターミナル③：RViz2起動

rviz2

RViz2での可視化

1) Fixed Frame を設定

RViz2を起動したら、左上の Global Options で以下を設定します。

  • Fixed Frame：odom

ここがズレると表示が破綻します。まずは odom 固定で進めます。

2) 表示を追加（Add）

次のDisplayを追加します。

  • TF（フレーム関係の可視化）
  • Axes（ロボットの向きの可視化）
    • Reference Frame：base_link
    • （任意）Length：0.3 など
  • Odometry（位置と向きの可視化）
    • Topic：/odom
    • Shape：Arrow
  • Grid（任意：ワールド平面の基準）

何が見えるか（「単に動く」ではなく、TFの表示として読む）

teleopでキー操作すると、Odometry（矢印）とAxes（base_linkの座標軸）が連動して動きます。
ここでは「動いた」で終わらず、TF表示としてどう読むかを整理します。

1) Axes（base_link）は「ロボット座標そのもの」

Axes を base_link に設定すると、
ロボットが今どちらを向いているかが視覚的に分かります。
回転（angular.z）を入れると、この軸がその場で回転します。

2) Odometry（矢印）は「位置 + 姿勢」

Odometry表示は、/odom に含まれる pose（位置・姿勢）を矢印として表現します。
前進（linear.x）で矢印が移動し、回転で向きが変わります。

3) TF表示は「フレームの関係」を示す

TFの表示で odom と base_link がつながっていることを確認します。
この関係（ツリー）が崩れると、RVizやナビゲーション系は正しく動作しません。
今回の最小構成では、まず odom → base_link が成立していればOKです。

ここまで確認できれば、座標系・オドメトリ・変換の基礎としては十分に前進しています。

まとめ

今回は、前回作成した仮想オドメトリーノードにTFを追加し、RViz2で座標系を可視化しました。

  • /cmd_vel 入力に対し、仮想オドメトリが /odom を publish
  • 同時に TF（odom → base_link） を publish
  • RViz2で TF / Axes / Odometry を追加し、座標系として挙動を読めるようにする

実務では、座標変換そのものは tf2 が担います。
一方で、フレームの設計（どのフレームを作り、どう繋ぐか）と、TFを読めることが重要になります。
本記事は、そのための「基礎の基礎」をRViz2で確認するステップです。
今回はここまでです。またいろいろと書きたいと思います。