机器人十大流行编程语言,机器人编程系统以及方法
7.硬件描述语言(HDL)
硬件描述语言基本上是描述电子设备的编程方式。这些语言对于一些机器人专家来说是相当熟悉的,因为它们用于编程现场可编程门阵列(FPGA)。FPGA允许您开发电子硬件,而无需实际生产硅芯片,这使得它们成为更快更容易的一些开发选择。
如果你不是电子原型,你可能永远不会使用HDL。即使如此,重要的是知道它们存在,因为它们与其他编程语言完全不同。一方面,所有操作都是并行执行的,而不是依照基于处理器的语言进行。
6.装配
大会允许您以“一级和零级”进行编程,这是最低级别(或多或少)的编程,最近大多数低级别的电子设备都需要编程,随着Arduino等的兴起微控制器,您现在可以使用C/C++轻松地在这个级别进行编程,这意味着大部分机器人可能不那么必要。
5.MATLAB
MATLAB及其开放源码的亲戚,如Octave,是非常受欢迎的一些机器人工程师分析数据和开发控制系统。还有一个非常受欢迎的机器人工具箱用于MATLAB。我知道使用MATLAB开发整个机器人系统的人。如果要分析数据,生成高级图形或实现控制系统,您可能需要学习MATLAB。
4.C#/.NET
C#是Microsoft提供的专有编程语言。我在这里包括C#/.NET,主要是因为使用它作为主要语言的MicrosoftRoboticsDeveloperStudio。如果你要使用这个系统,你可能要使用C#。但是,首先学习C/C++可能是长期发展编码技巧的好选择。
3.Java的
一些计算机科学学位将Java教学作为他们的第一种编程语言。Java从程序员“隐藏”底层的内存功能,这使得它比C更容易编程,但这也意味着你对代码实际做的不太了解。如果您从计算机科学的背景(许多人,特别是在研究中)来到机器人,你可能已经学会了Java。像C#和MATLAB一样,Java是一种解释语言,这意味着它不会被编译成机器代码。相反,Java虚拟机在运行时解释指令。使用Java的理论是,由于Java虚拟机,您可以在许多不同的机器上使用相同的代码。在实践中,这并不总是奏效,有时会导致代码运行缓慢。然而,Java在机器人的某些部分非常受欢迎,因此你可能需要它。
2.Python的
Python近年来尤其在机器人技术方面出现了巨大的复苏。其中一个原因可能是Python(和C++)是ROS中发现的两种主要的编程语言。像Java一样,它是一种解释语言。与Java不同,语言的主要重点是易用性。许多人都认为这样做非常好。
Python节省了许多常规的事情,这些事情在编程中花费时间,例如定义和转换变量类型。此外,还有大量免费的图书馆,这意味着当您需要实现一些基本功能时,您不必“重新发明”。并且由于它允许使用C/C++代码进行简单的绑定,这意味着代码的性能很重的部分可以用这些语言来实现,以避免性能下降。
1.C/C++
最后,我们达到机器人技术的第一编程语言!许多人都同意C和C++是新机器人的好起点。为什么?因为很多硬件库都使用这些语言。它们允许与低级硬件进行交互,允许实时性能和非常成熟的编程语言。这些天,您可能会使用C++多于C,因为该语言具有更多的功能。C++基本上是C的扩展。首先学习至少一点C可能是有用的,以便您可以在找到以C编写的硬件库时识别它。C/C++并不像以前那样简单,比如Python或者MATLAB。使用C实现相同的功能可能需要相当长的时间,并且需要更多的代码行。然而,由于机器人非常依赖于实时性能,
机器人的主要特点之一是其通用性,是机器人具有可编程能力是实现这一特点的重要手段。机器人编程必然涉及机器人语言。机器人语言是使用符号来描述机器人动作的方法,它通过对机器人的描述,使机器人按照编程者的意图进行各种操作。
机器人语言的产生和发展是与机器人技术的发展以及计算机编程语言的发展紧密相关的。编程系统的核心问题是操作运动控制问题。
机器人编程系统以及方法
机器人编程是机器人运动和控制问题的结合点,也是机器人系统最关键的问题之一。当前实用的工业机器人常为离线编程或示教,在调试阶段可以通过示教控制盒对编译好的程序一步一步地进行,调试成功后可投入正式运行。
机器人语言操作系统包括3个基本的操作状态:
监控状态
编程状态
执行状态
监控状态:用来进行整个系统的监督控制。
编辑状态:提供操作者编制程序或编辑程序
执行状态:用来执行机器人程序
把机器人源程序转换成机器码,以便机器人控制柜能直接读取和执行,编译后的程序运行速度将大大加快。
根据机器人不同的工作要求,需要不同的编程。编程能力和编程方式有很大的关系,编程方式决定着机器人的适应性和作业能力。随着计算机在工业上的广泛应用,工业机器人的计算机编程变得日益重要。
编程语言也是多种多样的,目前工业机器人的编程方式有以下几种:
顺序控制的编程
在顺序控制的机器中,所有的控制都是由机械或者电气的顺序控制来实现,一般没有程序设计的要求。顺序控制的灵活性小,这是因为所有的工作过程都已编辑好,由机械挡块,或其他确定的办法所控制。大量的自动机都是在顺序控制下操作的,这种方法的主要优点是成本低、易于控制和操作。
示教方式编程
目前,大多数工业机器人都具有采用示教方式来编程的功能。示教方式编程一般可分为手把手示教编程和示教盒示教编程两种方式:
手把手示教编程:主要用于喷漆、弧焊等要求实现连续轨迹控制的工业机器人示教编程中。具体的方法是利用示教手柄引导末端执行器经过所要求的位置,同时由传感器检测出工业机器人个关节处的坐标值,并由控制系统记录、存储下这些数据信息。实际工作中,工业机器人的控制系统会重复再现示教过的轨迹和操作技能。
手把手示教编程也能实现点位控制,与CP控制不同的是它只记录个轨迹程序移动的两端点位置,轨迹的运动速度则按各轨迹程序段应对的功能数据输入。
示教盒示教编程方式是人工利用示教盒上所具有的各种功能的按钮来驱动工业机器人的各关节轴,按作业所需要的顺序单轴运动或多关节协调运动,完成位置和功能的示教编程。示教盒示教一般用于大型机器人或危险条件作业下的机器人示教。
脱机编程或预编程
脱机编程和预编程的含义相同,它是指用机器人程序语言预先用示教的方法编程,脱机编程的优点:
编程可以不使用机器人,可以腾出机器人去做其他工作
可预先优化操作方案和运行周期
以前完成的过程或子程序可结合到代编的程序中去
可以用传感器探测外部信息,从而使机器人做出相应的响应。这种响应使机器人可以在自适应的方式下工作
控制功能中,可以包含现有的计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)的信息
可以用预先运行程序来模拟实际运动,从而不会出现危险,以在屏幕上模拟机器人运动来辅助编程
对不同的工作目的,只需替换一部分待定的程序
在非自适应系统中,没有外界环境的反馈,仅有的输入是关节传感器的测量值,从而可以使用简单的程序设计手段。
对机器人的编程要求
能够建立世界模型
能够描述机器人的作业
能够描述机器人的运动
允许用户规定执行流程
有良好的编辑环境
机器人编辑语言的类型
动作级
(AL语言系统、LUNA语言及其特征)
对象级
(AUTOPASS语言及其特征、RAPT语言及其特征)
任务级返回搜狐,查看更多
机器人示教编程与离线编程的优缺点对比
机器人的智能化发展是一个大的趋势,那么对于它是如何完成既定工作的话我们就要谈到机器人的编程方式了。通常的机器人编程方式有以下两种:示教编程与离线编程。一段时间以来,似乎存在这样的争论,有人认为示教编程落后,有人认为离线编程太过高大上,无法落地。
示教编程首先谈谈示教编程,即操作人员通过示教器,手动控制机器人的关节运动,以使机器人运动到预定的位置,同时将该位置进行记录,并传递到机器人控制器中,之后的机器人可根据指令自动重复该任务,操作人员也可以选择不同的坐标系对机器人进行示教。示教器是示教编程的必备工具,示教器控制机器人走一遍之后,把走过完的路记录下来,以后让机器人重复走这条路,这就是编程。但令人惋惜的是,各家机器人的示教器可谓五花八门,操作也不一样,编程指令也不—样。
机器人示教编程与离线编程的选择目前,大部分机器人应用仍采用示教编程方式,并且主要集中在搬运、码垛、焊接等领域,特点是轨迹简单,手工示教时,记录的点不太多。总结一下,示教编程有以下优缺点:优点∶编程门槛低、简单方便、不需要环境模型;对实际的机器人进行示教时,可以修正机械结构带来的误差。
缺点∶1、示教在线编程过程繁琐、效率低。2、精度完全是靠示教者的目测决定,而且对于复杂的路径示教在线编程难以取得令人满意的效果。3、示教器种类太多,学习量太大。4、示教过程容易发生事故,轻则撞坏设备,重则撞伤人。5、对实际的机器人进行示教时要占用机器人。
离线编程手动示教编程暂且就先说到这里,下面就来说说机器人编程方式即离线编程。随着机器人应用领域的扩展,示教编程在有些行业显得力不从心了,于是,离线编程逐渐成为当前较为流行的一种编程方式,首先谈谈什么是离线编程。离线编程,是通过软件,在电脑里重建整个工作场景的三维虚拟环境,然后软件可以根据要工加零件的大小、形状、材料,同时配合软件操作者的一些操作,自动生成机器人的运动轨迹,即控制指令,然后在软件中仿真与调整轨迹,最后生成机器人程序传输给机器人。离线编程克服了在线示教编程的很多缺点,充分利用了计算机的功能,减少了编写机器人程序所需要的时间成本,同时也降低了在线示教编程的不便。目前离线编程广泛应用于打磨、去毛刺、焊接、激光切割、数控加工等机器人新兴应用领域。如同示教编程离不开示教器一样,说到离线编程就不得不说说离线编程软件了
机器人示教编程与离线编程的选择优点:1、能够根据虚拟场景中的零件形状,自动生成复杂加工轨迹。像打磨、喷涂行业,不再像搬运时那样只需示教几个点了,而是几十甚至几百个,离线编程在这方面优势十分突出。
2、可以控制人部分主流机器人。示教编程只针对特定的机器人进行操作,而离线编程在这方面就不受机器人的限制了(主要指第三方离线编程。)
3、可以进行轨迹仿真、路径优化、后置代码的生成。这是区别于示教编程的一个显著的优点。轨迹生成后可以在软件中检测一下机器人走的路径是否是正确的,然后可以对生成的轨迹进行优化,这些只需要在虚拟环境中操作就可以了。
4、可以进行碰撞检测。因为系统执行过程中发生错误是不可避免的,我们首先要有碰撞检测功能,检测到程序执行过程中出现问题的地方。在程序仿真的时候,打开干涉检查功能,会对轨迹中的错误做初步检测。生成后置程序的时候,会对后置的机器人数据做最后的检测过滤,如果发现有不符合程序正常运行的数据,会拒绝生成后置代码。这样做的目的是最大程度减少,来自程序设计本身的失误。
5、生产线不停止的编程示教编程另一个让人很头痛的问题,就是面对当前多件小批量的生成方式,对于一个新的零件,总要停下生产线来编程,导致机器人被闲置,造成资源浪费。有了离线编程,在当前生产线还在工作时,编程人员就同时在旁边设计下一批零件的轨迹了。
缺点︰1、对于简单轨迹的生成,它没有示教编程的效率高,例如在搬运、码垛以及点焊上的应用,这些应用只需示教几个点,用示教器很快就可以搞定,而对于离线编程来说,还需要搭建模型环境,如果不是出于方案的需要,显然这部分工作的投入与产出不成正比。
2、模型误差、工件装配误差、机器人绝对定位误差等都会对其精度有一定的影响,我们需要采用各种办法来尽量消除这些误差。从总体上看,离线编程仍处于发展阶段,在一些复杂应用中,有些技术尚待突破。但由于机器人的应用越来越复杂化,从长远上看,离线编程是时代发展的一项重要技术。
计算机语言包括哪些种类,机器人编程语言的类型有哪些?
描述
机器人编程语言的类型有哪些?
机器人编程语言最早于20世纪70年代初期问世,到目前为止已有多种编程语言出现,在众多机器人编程语言中究竟哪种编程语言最好呢?这个问题困扰了很多新手学者,但遗憾的是,这是一个没有准确答案的问题,你问不同的人会得到不同的答案,对于机器人学者来说建立“编程思维“才是最关键的,而不是用一种特定语言去衡量,在很多方面,学习哪种机器人编程语言并不是最重要的,重要的是通过编程思维来不断提升自己的技能。
1、Python——一种动态的、面向对象的脚本语言
在机器人研究领域,Python占据了重要地位。其中一个原因很可能是Python(和C++)是ROS中的两种主要编程语言。像JAVA一样,它是一种解释性语言。但也不同于JAVA,Python语言主要集中在可用性上。
2、C/C++——大多数中国程序员的第一个语言
C++语言是从C语言发展过来的,是一门面向对象的语言,它继承了C语言的优势。很多人都认为C和C++对机器人科学家来说是一个很好的开端。因为大部分的硬件库使用这些语言,允许实时性能,是非常成熟的编程语言。
3、JAVA——世界上使用范围最广的语言
JAVA语法规则和C++类似,从某种意义上来说,JAVA是由C和C++语言转变而来的。像C#和MATLAB一样,JAVA是一种解释性语言,这意味着它不会被合并到机器语言代码中。相反,JAVA虚拟机在运行时解释指令。理论上来说,基于JAVA虚拟机,使用JAVA可以在不同机器上使用类似的代码。但实际上,这并不普遍使用,有时会导致代码运行缓慢,但是JAVA编程语言在机器人研究中非常流行。
4、C#/.NET——微软提供的一种限制性编程语言
C#/.NET很大程度上是为微软机器人工程师工作室提供的,微软机器人工程师工作室将其作为基本语言。如果使用这个框架,就必须学习C#。
5、MATLAB——一种面向数值计算的高级程序设计语言
MATLAB和它的开源亲戚(例如Octave)在一些机器人专家中非常有名,是他们负责调查数据和创建控制系统常用的语言。还有一个非常有名的MATLAB机器人工具箱。使用MATLAB单独创建整个机器人系统的人员。如需要分解数据,创建高级图表或执行控制系统,那就很可能需要学习MATLAB。
机器人编程语言的组成
机器人编程语言用以描述可被机器人执行的作业操作,一个可用的机器人编程语言应由以下几部分组成:
1)指令集合。随语言水平不同,指令个数可由数个到数十个,愈简单愈好。
2)程序的格式与结构。这是关键部分,应有通用性。
3)程序表达码和载体。用以传递源程序。
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