機器人的開發語言與高級計算機語言結構相似的相似

2023-11-03 分類：網站建設

機器人的開發語言一般為C、C++、C++、Vb、VC等語言，主要取決于執行器（伺服系統）的開發語言；而機器人編程分為示教級、動作級機器人編程語言和任務級編程語言三個層次；機器人編程語言分為特殊操作語言（如VAL語言、AL語言、SLIM語言等），現有計算機語言機器人庫（如語言、JARS語言、AR語言等）的應用。 )、應用程序有三類新的通用語言機器人程序庫（如語言、AML 語言語言等）。目前主要應用是SLIM語言。

隨著機器人的發展，機器人語言也得到了發展和完善。機器人語言已成為機器人學的重要組成部分。除了依靠機器人硬件的支持外，機器人的相當一部分功能都要依靠機器人語言來完成。早期的機器人功能簡單，動作簡單，因此可以采用固定的程序或示教方法來控制機器人的運動。隨著機器人操作的多樣化和工作環境的復雜化，僅僅依靠固定的程序或示教方法已經不夠了。必須使用能夠隨時適應工作和環境變化的機器人語言編程來完成機器人的工作。

自從機器人問世以來，美國、日本等機器人起源國也同時開始研究機器人語言。美國斯坦福大學于1973年開發了世界上第一種機器人語言——WAVE語言。WAVE是一種機器人動作語言，即語言功能主要描述機器人的動作，同時也控制力和接觸。還可以與視覺傳感器配合，對機器人的手眼進行協調控制。

在 WAVE 語言的基礎上，1974 年，斯坦福大學人工智能實驗室開發了一種新語言，稱為 AL 語言。這種語言在結構上類似于高級計算機語言。它是一種帶有指令編譯器的編譯語言，可以在實時機器上進行控制。用戶編寫的機器人語言的源程序，由編譯器進行編譯，為機器人分配任務和任務。作業命令控制。 AL語言不僅可以描述爪子的運動，還可以記憶工作環境以及環境中物體與物體之間的相對位置，實現多機器人的協同控制。

美國IbM也一直致力于機器人語言的研究，并取得了很多成果。 1975年IbM開發了ML語言，主要用于機器人的組裝作業。后來，該公司又開發了另一種語言——，這是一種用于匯編的高級語言，可以半自動地編寫幾何模型任務。

美國一家公司于1979年推出了VAL語言，它是在語言的基礎上進行擴展的機器人語言，因此具有核心和結構，編程簡單工業機器人編程語言，語句簡潔。 VAL語言成功應用于pUMA和類型機器人。 1984年，公司在VAL-VALⅡ語言的基礎上推出了一種改進的機器人語言。 VAL Ⅱ語言除了具備VAL語言的所有功能外，還增加了傳感器信息的讀取，使得利用傳感器信息進行運動控制成為可能。

1980 年代初期，一家美國公司開發了 RAIL 語言，該語言可以使用傳感器信息來檢測零件。同時，麥克唐納道格拉斯公司開發了MCL語言，這是在CNC自動編程語言-ApT語言的基礎上發展起來的一種機器人語言。 MCL特別適用于數控機床和機器人組成的柔性加工單元的編程。

機器人語言種類繁多，新的語言層出不窮。這是因為機器人的功能不斷擴展，需要新的語言來配合它的工作。另一方面，機器人語言大多是針對特定類型的特定機器人而開發的，因此機器人語言的通用性很差。幾乎一個新的機器人出現了一個新的機器人語言來匹配它。

機器人語言根據其工作描述級別可分為動作級編程語言、對象級編程語言和任務級編程語言。

機器人編程語言（一）動作級編程語言

動作級編程語言是最低級的機器人語言。它主要基于對機器人運動的描述。通常，一條指令對應于機器人的一個動作，即從機器人的一個姿勢移動到另一個姿勢。動作級編程語言的優勢在于它相對簡單且易于編程。其缺點是功能有限，無法進行復雜的數學運算，不接受浮點數和字符串，子程序不包含自變量；不能接受復雜的傳感器信息，只能接受傳感器開關信息；與計算機的通信能力差。典型的動作級編程語言是 VAL 語言。例如AVL語言句子“MOVE TO()”表示機器人從當前位姿移動到目標位姿。

動作級編程語言編程分為關節級編程和末端執行器級編程。

聯合級編程

關節級編程基于機器人的關節。編程時給出機器人各關節位置的一系列時間序列，在關節坐標系中進行編程。對于直角坐標機器人和圓柱坐標機器人，由于直角關節和圓柱關節的表示比較簡單，這種編程方法更適合；對于帶有旋轉關節的關節機器人，關節位置的時間序列很難表達，即使一個簡單的動作也要經過很多復雜的計算，所以這種方法不適用。

關節級編程可以通過簡單的編程指令來實現，也可以通過教學盒中的教學、打字教學來實現。

末端執行器級編程

末端執行器級編程在機器人工作空間的笛卡爾坐標系中進行。在這個直角坐標系中，給出了機器人末端執行器一系列位姿的時間序列，連同力、觸摸、視覺等其他輔助功能的時間序列。工具等是確定和協調的?？刂茩C器人的動作。

這種編程方式允許簡單的條件分支、感知函數、選擇和設置工具，有時還有并行函數，以及強大的實時數據處理能力。

機器人編程語言（二）對象級編程語言

所謂對象是指作品和作品對象本身。對象級編程語言是一種比動作級編程語言高一級的編程語言。不需要描述機器人抓手的運動，只要程序員以程序的形式給出作業本身的順序過程的描述和環境模型的描述，即運營商和運營商。機器人可以通過編譯程序知道如何移動。

這類語言的典型例子是 AML 和其他語言，其特點是：

（1) 具有動作級編程語言的所有動作功能。

（2)具有很強的感知能力，可以處理復雜的傳感器信息，可以使用傳感器信息修改和更新環境的描述和模型，也可以使用傳感器信息進行控制、測試和監督。

（3)具有良好的開放性，語言系統提供了開發平臺工業機器人編程語言，用戶可以根據需要添加指令和擴展語言功能。

(4)強大的數字計算和數據處理能力，可以處理浮點數，可以與計算機實時通信。

對象級編程語言以接近自然語言的方式描述對象變化。對象級編程語言的算術函數、工作對象的位置和姿態序列、工作量、工作對象的力和力矩等都可以以表達式的形式出現。系統中的機器人尺寸參數、工作對象和工具一般以知識庫和數據庫的形式存在。系統在編譯程序時獲取這些信息，然后模擬機器人的運動過程，進而實現工作對象的適當位姿，獲取傳感器信息。并處理、避開障礙物并與其他設備通信。

機器人編程語言（三）任務級編程語言

任務級編程語言是比前兩類更高級的語言，也是機器人最理想的高級語言。這種語言不需要用機器人動作來描述任務，也不需要描述機器人對象的中間狀態過程。它只需要按照一定的規則描述機器人對象的初始狀態和最終目標狀態，機器人語言系統就可以使用它?，F有環境信息、知識庫和數據庫自動進行推理和計算，從而自動生成詳細的機器人動作、序列和數據。

例如，裝配機器人要完成某個螺釘的裝配，則螺釘的初始位置和裝配后的目標位置是已知的。當發出抓取螺絲的指令時，語言系統會搜索從初始位置到目標位置的路徑，在復雜的操作環境中找到一條不會與周圍障礙物發生碰撞的合適路徑，選擇合適的姿勢抓取螺絲在初始位置擰緊，并沿此路徑移動到目標位置。在這個過程中，作業中間狀態的設計、程序的選擇、前后動作的安排等一系列問題都由計算機自動完成。

任務級編程語言的結構非常復雜，需要人工智能的理論基礎和大規模知識庫和數據庫的支持。目前還不是很完整。它是一種理想的語言，需要進一步研究。但相信隨著人工智能技術和數據庫技術的不斷發展，任務級編程語言將取代其他語言，成為機器人語言的主流，讓機器人編程應用變得非常簡單。

一般用戶接觸到的語言是機器人公司自己開發的用戶專用語言平臺，通俗易懂。在這個層面上，每個機器人公司都有自己的語法規則和語言形式。這些都不重要，因為這一層是用于用戶教學和編程的。此語言平臺之后是基于硬件的高級語言平臺，如C語言、C++語言、標準語言等，這些語言是機器人企業開發機器人系統所使用的語言平臺。這個級別的語言平臺你可以編寫一個翻譯和口譯程序，將用戶所教的語言平臺上編寫的程序翻譯成這個級別的語言可以理解的指令。這一層的語言平臺主要用于運動學和控制編程，底層是硬件語言，如基于硬件的匯編指令等。

創新互聯提供給用戶的編程接口一般是自己開發的簡單的教學編程語言系統，如KUKA、Abb等，機器人控制系統提供商一般為用戶提供二級語言平臺。在這個平臺層面，控制系統供應商可以提供機器人運動學算法和核心的多軸聯動插補算法。用戶可以對自己設計的產品應用自由進行二次開發。這個級別的語言平臺是比較開放的。但是，用戶的工作量也相應增加了。這一級別的平臺主要針對機器人開發廠商。例如，一些歐洲機器人控制系統供應商基于標準的編程語言平臺。我們一般不太關注最低匯編語言級別的編程環境。這些都是控制系統芯片硬件廠商的東西。

每個工業機器人公司的機器人編程語言都不一樣，都有自己的編程語言。然而，無論變化有多大，它們的關鍵特征都是相似的。比如機器人的編程語言叫VAL3，風格類似； Abb的被稱為，風格類似C；還有V+、KUKA，都有專門的編程語言，但大都大同小異。而且因為公司一開始發明機器人的語言是VAL，所以這些語言結構都差不多。

VAL語言是1979年美國公司推出的一種機器人編程語言，主要配置在pUMA及同等機器人上。它是一種特殊的動作描述語言。

VAL 語言是在語言的基礎上發展起來的，所以它與語言的結構非常相似。公司在VAL的基礎上，引入了VALⅡ語言；后來收購了公司，開發了VAL3機器人編程語言。

為了學習，一般每個機器人的官網都會有這些介紹資料，但是詳細的資料會比較少。

文/工控老鬼，機器人網博客

當前標題：機器人的開發語言與高級計算機語言結構相似的相似
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