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机器人编程用什么软件

如果你去问一屋子的机器人专家，“什么是机器人学中最好编程语言？”，你永远不会得到一个直接的答案。

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电气工程师会从工业机器人技术这个角度给出不同的答案。计算机视觉程序员给出的答案会跟认知机器人专家给出的不一样。而且，每个人都会对什么是最好的编程语言有自己的看法。最终，大多数人都会赞同的答案就是”这个取决于。。。“。

对于一个新入行正在试图决定要先学哪种语言的机器人学者来说，这是一个相当无用的答案。即使这是最现实的回答——因为它的确取决于你想要开发的应用程序和你在使用的系统。

对于学习机器人编程的你来说，最重要的事情是开拓你的”编程思维”，而不是精通一种特定的编程语言。从很多方面来说，从哪种编程语言开始学习真的无关紧要。你学习的每种语言提升了你的编程思维，拥有了这种思维，去学习一种新编程语言的时候会容易不少

这里有几种常用的机器人编程语言

VAL语言

一、VAL语言及特点

VAL语言是美国Unimation公司于1979年推出的一种机器人编程语言，主要配置在PUMA和UNIMATION等型机器人上，是一种专用的动作类描述语言。VAL语言是在BASIC语言的基础上发展起来的，所以与BASIC语言的结构很相似。在VAL的基础上Unimation公司推出了VALⅡ语言。

VAL语言可应用于上下两级计算机控制的机器人系统。上位机为LSI-11/23，编程在上位机中进行，上位机进行系统的管理；下位机为6503微处理器，主要控制各关节的实时运动。编程时可以VAL语言和6503汇编语言混合编程。

VAL语言命令简单、清晰易懂，描述机器人作业动作及与上位机的通信均较方便，实时功能强；可以在在线和离线两种状态下编程，适用于多种计算机控制的机器人；能够迅速地计算出不同坐标系下复杂运动的连续轨迹，能连续生成机器人的控制信号，可以与操作者交互地在线修改程序和生成程序；VAL语言包含有一些子程序库，通过调用各种不同的子程序可很快组合成复杂操作控制；能与外部存储器进行快速数据传输以保存程序和数据。

VAL语言系统包括文本编辑、系统命令和编程语言三个部分。

在文本编辑状态下可以通过键盘输入文本程序，也可通过示教盒在示教方式下输入程序。在输入过程中可修改、编辑、生成程序，最后保存到存储器中。在此状态下也可以调用已存在的程序。

系统命令包括位置定义、程序和数据列表、程序和数据存储、系统状态设置和控制、系统开关控制、系统诊断和修改。

编程语言把一条条程序语句转换执行。

二、VAL语言的指令

VAL语言包括监控指令和程序指令两种。其中监控指令有六类，分别为位置及姿态定义指令、程序编辑指令、列表指令、存储指令、控制程序执行指令和系统状态控制指令。

各类指令的具体形式及功能如下：

1．监控指令

1)位置及姿态定义指令

POINT指令：执行终端位置、姿态的齐次变换或以关节位置表示的精确点位赋值。

其格式有两种：

POINT变量[=变量2…变量n]

或POINT精确点[=精确点2]

例如：

POINTPICK1=PICK2

指令的功能是置变量PICK1的值等于PICK2的值。

又如：

POINT#PARK

是准备定义或修改精确点PARK。

DPOINT指令：删除包括精确点或变量在内的任意数量的位置变量。

HERE指令：此指令使变量或精确点的值等于当前机器人的位置。

例如：

HEREPLACK

是定义变量PLACK等于当前机器人的位置。

WHERE指令：该指令用来显示机器人在直角坐标空间中的当前位置和关节变量值。

BASE指令：用来设置参考坐标系，系统规定参考系原点在关节1和2轴线的交点处，方向沿固定轴的方向。

格式：

BASE[dX]，[dY]，[dZ]，[Z向旋转方向]

例如：

BASE300，–50，30

是重新定义基准坐标系的位置，它从初始位置向X方向移300，沿Z的负方向移50，再绕Z轴旋转了30°。

TOOLI指令：此指令的功能是对工具终端相对工具支承面的位置和姿态赋值。

2)程序编辑指令

EDIT指令：此指令允许用户建立或修改一个指定名字的程序，可以指定被编辑程序的起始行号。其格式为

EDIT[程序名]，[行号]

如果没有指定行号，则从程序的第一行开始编辑；如果没有指定程序名，则上次最后编辑的程序被响应。

用EDIT指令进入编辑状态后，可以用C、D、E、I、L、P、R、S、T等命令来进一步编辑。如：

C命令：改变编辑的程序，用一个新的程序代替。

D命令：删除从当前行算起的n行程序，n缺省时为删除当前行。

E命令：退出编辑返回监控模式。

I命令：将当前指令下移一行，以便插入一条指令。

P命令：显示从当前行往下n行的程序文本内容。

T命令：初始化关节插值程序示教模式，在该模式下，按一次示教盒上的“RECODE”按钮就将MOVE指令插到程序中。

3)列表指令

DIRECTORY指令：此指令的功能是显示存储器中的全部用户程序名。

LISTL指令：功能是显示任意个位置变量值。

LISTP指令：功能是显示任意个用户的全部程序。

4)存储指令

FORMAT指令：执行磁盘格式化。

SOREP指令：功能是在指定的磁盘文件内存储指定的程序。

STOREL指令：此指令存储用户程序中注明的全部位置变量名和变量值。

LISTF指令：指令的功能是显示软盘中当前输入的文件目录。

LOADP指令：功能是将文件中的程序送入内存。

LOADL指令：功能是将文件中指定的位置变量送入系统内存。

DELETE指令：此指令撤销磁盘中指定的文件。

COMPRESS指令：只用来压缩磁盘空间。

ERASE指令：擦除磁内容并初始化。

5)控制程序执行指令

ABORT指令：执行此指令后紧急停止(紧停)。

DO指令：执行单步指令。

EXECUTE指令：此指令执行用户指定的程序n次，n可以从–32768到32767，当n被省略时，程序执行一次。

NEXT指令：此命令控制程序在单步方式下执行。

PROCEED指令：此指令实现在某一步暂停、急停或运行错误后，自下一步起继续执行程序。

RETRY指令：指令的功能是在某一步出现运行错误后，仍自那一步重新运行程序。

SPEED指令：指令的功能是指定程序控制下机器人的运动速度，其值从0.01到327.67，一般正常速度为100。

6)系统状态控制指令

CALIB指令：此指令校准关节位置传感器。

STATUS指令：用来显示用户程序的状态。

FREE指令：用来显示当前未使用的存储容量。

ENABL指令：用于开、关系统硬件。

ZERO指令：此指令的功能是清除全部用户程序和定义的位置，重新初始化。

DONE：此指令停止监控程序，进入硬件调试状态。

2．程序指令

1)运动指令

指令包括GO、MOVE、MOVEI、MOVES、DRAW、APPRO、APPROS、DEPART、DRIVE、READY、OPEN、OPENI、CLOSE、CLOSEI、RELAX、GRASP及DELAY等。

这些指令大部分具有使机器人按照特定的方式从一个位姿运动到另一个位姿的功能，部分指令表示机器人手爪的开合。例如：

MOVE#PICK！

表示机器人由关节插值运动到精确PICK所定义的位置。“！”表示位置变量已有自己的值。

MOVET位置，手开度

功能是生成关节插值运动使机器人到达位置变量所给定的位姿，运动中若手为伺服控制，则手由闭合改变到手开度变量给定的值。

又例如：

OPEN[手开度]

表示使机器人手爪打开到指定的开度。

2)机器人位姿控制指令

这些指令包括RIGHTY、LEFTY、ABOVE、BELOW、FLIP及NOFLIP等。

3)赋值指令

赋值指令有SETI、TYPEI、HERE、SET、SHIFT、TOOL、INVERSE及FRAME。

4)控制指令

控制指令有GOTO、GOSUB、RETURN、IF、IFSIG、REACT、REACTI、IGNORE、SIGNAL、WAIT、PAUSE及STOP。

其中GOTO、GOSUB实现程序的无条件转移，而IF指令执行有条件转移。IF指令的格式为

IF整型变量1关系式整型变量2关系式THEN标识符

该指令比较两个整型变量的值，如果关系状态为真，程序转到标识符指定的行去执行，否则接着下一行执行。关系表达式有EQ(等于)、NE(不等于)、LT(小于)、GT(大于)、LE(小于或等于)及GE(大于或等于)。

5)开关量赋值指令

指令包括SPEED、COARSE、FINE、NONULL、NULL、INTOFF及INTON。

6)其他指令

其他指令包括REMARK及TYPE。

SIGLA语言

SIGLA是一种仅用于直角坐标式SIGMA装配型机器人运动控制时的一种编程语言，是20世纪70年代后期由意大利Olivetti公司研制的一种简单的非文本语言。

这种语言主要用于装配任务的控制，它可以把装配任务划分为一些装配子任务，如取旋具，在螺钉上料器上取螺钉A，搬运螺钉A，定位螺钉A，装入螺钉A，紧固螺钉等。编程时预先编制子程序，然后用子程序调用的方式来完成。

IML语言

IML也是一种着眼于末端执行器的动作级语言，由日本九州大学开发而成。IML语言的特点是编程简单，能人机对话，适合于现场操作，许多复杂动作可由简单的指令来实现，易被操作者掌握。

IML用直角坐标系描述机器人和目标物的位置和姿态。坐标系分两种，一种是机座坐标系，一种是固连在机器人作业空间上的工作坐标系。语言以指令形式编程，可以表示机器人的工作点、运动轨迹、目标物的位置及姿态等信息，从而可以直接编程。往返作业可不用循环语句描述，示教的轨迹能定义成指令插到语句中，还能完成某些力的施加。

IML语言的主要指令有：运动指令MOVE、速度指令SPEED、停止指令STOP、手指开合指令OPEN及CLOSE、坐标系定义指令COORD、轨迹定义命令TRAJ、位置定义命令HERE、程序控制指令IF…THEN、FOREACH语句、CASE语句及DEFINE等。

AL语言

一、AL语言概述

AL语言是20世纪70年代中期美国斯坦福大学人工智能研究所开发研制的一种机器人语言，它是在WAVE的基础上开发出来的，也是一种动作级编程语言，但兼有对象级编程语言的某些特征，使用于装配作业。它的结构及特点类似于PASCAL语言，可以编译成机器语言在实时控制机上运行，具有实时编译语言的结构和特征，如可以同步操作、条件操作等。AL语言设计的原始目的是用于具有传感器信息反馈的多台机器人或机械手的并行或协调控制编程。

运行VA语言的系统硬件环境包括主、从两级计算机控制，如图所示。主机为PDP-10，主机内的管理器负责管理协调各部分的工作，编译器负责对AL语言的指令进行编译并检查程序，实时接口负责主、从机之间的接口连接，装载器负责分配程序。从机为PDP-11/45。

主机的功能是对AL语言进行编译，对机器人的动作进行规划；从机接受主机发出的动作规划命令，进行轨迹及关节参数的实时计算，最后对机器人发出具体的动作指令。

二、AL语言的编程格式

(1)程序BEGIN开始，由END结束。

(2)语句与语句之间用分号隔开。

(3)变量先定义说明其类型，后使用。变量名以英文字母开头，由字母、数字和下画线组成，字母大、小写不分。

(4)程序的注释用大括号括起来。

(5)变量赋值语句中如所赋的内容为表达式，则先计算表达式的值，再把该值赋给等式左边的变量。

三、AL语言中数据的类型

(1)标量(scalar)——可以是时间、距离、角度及力等，可以进行加、减、乘、除和指数运算，也可以进行三角函数、自然对数和指数换算。

(2)向量(vector)——与数学中的向量类似，可以由若干个量纲相同的标量来构造一个向量。

(3)旋转(rot)——用来描述一个轴的旋转或绕某个轴的旋转以表示姿态。用ROT变量表示旋转变量时带有两个参数，一个代表旋转轴的简单矢量，另一个表示旋转角度。

(4)坐标系(frame)——用来建立坐标系，变量的值表示物体固连坐标系与空间作业的参考坐标系之间的相对位置与姿态。

(5)变换(trans)——用来进行坐标变换，具有旋转和向量两个参数，执行时先旋转再平移。

四、AL语言的语句介绍

1．MOVE语句

用来描述机器人手爪的运动，如手爪从一个位置运动到另一个位置。MOVE语句的格式为

MOVEHANDTO目的地

2．手爪控制语句

OPEN：手爪打开语句。

CLOSE：手爪闭合语句。

语句的格式为

OPENHANDTOSVAL

CLOSEHANDTOSVAL

其中SVAL为开度距离值，在程序中已预先指定。

3．控制语句

与PASCAL语言类似，控制语句有下面几种：

IF条件THEN语句ELSE语句

WHILE条件DO语句

CASE语句

DO语句UNTIL条件

FOR…STEP…UNTIL…

4．AFFIX和UNFIX语句

在装配过程中经常出现将一个物体粘到另一个物体上或一个物体从另一个物体上剥离的操作。语句AFFIX为两物体结合的操作，语句AFFIX为两物体分离的操作。

例如：BEAM_BORE和BEAM分别为两个坐标系，执行语句

AFFIXBEAM_BORETOBEAM

后两个坐标系就附着在一起了，即一个坐标系的运动也将引起另一个坐标系的同样运动。然后执行下面的语句

UNFIXBEAM_BOREFROMBEAM

两坐标系的附着关系被解除。

5．力觉的处理

在MOVE语句中使用条件监控子语句可实现使用传感器信息来完成一定的动作。

监控子语句如：

ON条件DO动作

例如：

MOVEBARMTO⊕-0.1*INCHESONFORCE(Z)10*OUNCESDOSTOP

表示在当前位置沿Z轴向下移动0.1英寸，如果感觉Z轴方向的力超过10盎司，则立即命令机械手停止运动。

一般用户接触到的语言都是机器人公司自己开发的针对用户的语言平台，通俗易懂，在这一层次，每一个机器人公司都有自己语法规则和语言形式，这些都不重要，因为这层是给用户示教编程使用的。

这个语言平台之后是一种基于硬件相关的高级语言平台，如c语言、C++语言、基于IEC61131标准语言等，这些语言是机器人公司做机器人系统开发时所使用的语言平台，这一层次的语言平台可以编写翻译解释程序，针对用户示教的语言平台编写的程序进行翻译解释成该层语言所能理解的指令，该层语言平台主要进行运动学和控制方面的编程，再底层就是硬件语言，如基于Intel硬件的汇编指令等。

各家工业机器人公司的机器人编程语言都不相同，各家有各家自己的编程语言。但是，不论变化多大，其关键特性都很相似。比如Staubli 机器人的编程语言叫VAL3,风格和Basic相似；ABB的叫做RAPID,风格和C相似；还有Adept Robotics 的V+,Fanuc,KUKA,MOTOMAN都有专用的编程语言，但是大都是相似.而由于机器人的发明公司Unimation公司最开始的语言就是VAL,所以这些语言结构都有所相似。

如何学习GO语言？

Go语言也称 Golang，兼具效率、性能、安全、健壮等特性。这套Go语言教程（Golang教程）通俗易懂，深入浅出，既适合没有基础的读者快速入门，也适合工作多年的程序员查阅知识点。

Go 语言

这套教程在讲解一些知识点时，将 Go 语言和其他多种语言进行对比，让掌握其它编程语言的读者能迅速理解 Go 语言的特性。Go语言从底层原生支持并发，无须第三方库、开发者的编程技巧和开发经验就可以轻松搞定。

Go语言（或 Golang）起源于 2007 年，并在 2009 年正式对外发布。Go 是非常年轻的一门语言，它的主要目标是“兼具 Python 等动态语言的开发速度和 C/C++ 等编译型语言的性能与安全性”。

Go语言是编程语言设计的又一次尝试，是对类C语言的重大改进，它不但能让你访问底层操作系统，还提供了强大的网络编程和并发编程支持。Go语言的用途众多，可以进行网络编程、系统编程、并发编程、分布式编程。

Go语言的推出，旨在不损失应用程序性能的情况下降低代码的复杂性，具有“部署简单、并发性好、语言设计良好、执行性能好”等优势，目前国内诸多 IT 公司均已采用Go语言开发项目。Go语言有时候被描述为“C 类似语言”，或者是“21 世纪的C语言”。Go 从C语言继承了相似的表达式语法、控制流结构、基础数据类型、调用参数传值、指针等很多思想，还有C语言一直所看中的编译后机器码的运行效率以及和现有操作系统的无缝适配。

因为Go语言没有类和继承的概念，所以它和 Java 或 C++ 看起来并不相同。但是它通过接口（interface）的概念来实现多态性。Go语言有一个清晰易懂的轻量级类型系统，在类型之间也没有层级之说。因此可以说Go语言是一门混合型的语言。

此外，很多重要的开源项目都是使用Go语言开发的，其中包括 Docker、Go-Ethereum、Thrraform 和 Kubernetes。Go 是编译型语言，Go 使用编译器来编译代码。编译器将源代码编译成二进制（或字节码）格式；在编译代码时，编译器检查错误、优化性能并输出可在不同平台上运行的二进制文件。要创建并运行 Go 程序，程序员必须执行如下步骤。

使用文本编辑器创建 Go 程序；

保存文件；编译程序；运行编译得到的可执行文件。

这不同于 Python、Ruby 和 JavaScript 等语言，它们不包含编译步骤。Go 自带了编译器，因此无须单独安装编译器。

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GO语言是什么语言？我们应该怎么学？

Go语言是谷歌推出的一种全新的编程语言，可以在不损失应用程序性能的情况下降低代码的复杂性。谷歌首席软件工程师罗布派克(Rob Pike)说:我们之所以开发Go，是因为过去10多年间软件开发的难度令人沮丧。

Go是谷歌2009发布的第二款编程语言。2009年7月份，谷歌曾发布了Simple语言，它是用来开发Android应用的一种BASIC语言.

北京时间2010年1月10日，Go语言摘得了TIOBE公布的2009年年度大奖。该奖项授予在2009年市场份额增长最多的编程语言。

谷歌资深软件工程师罗布·派克(Rob Pike)表示，"Go让我体验到了从未有过的开发效率。"派克表示，今天的C++或C一样，Go是一种系统语言。他解释道，"使用它可以进行快速开发，同时它还是一个真正的编译语言，我们之所以现在将其开源，原因是我们认为它已经非常有用和强大。"

2007年，谷歌把Go作为一个20%项目开始研发，即让员工抽出本职工作之外时间的20%，投入在该项目上。除了派克外，该项目的成员还有其他谷歌工程师也参与研发。

派克表示，编译后Go代码的运行速度与C语言非常接近,而且编译速度非常快，就像在使用一个交互式语言。现有编程语言均未专门对多核处理器进行优化。Go就是谷歌工程师为这类程序编写的一种语言。它不是针对编程初学者设计的，但学习使用它也不是非常困难。Go支持面向对象，而且具有真正的闭包(closures)和反射 (reflection)等功能。

在学习曲线方面，派克认为Go与Java类似，对于Java开发者来说，应该能够轻松学会 Go。之所以将Go作为一个开源项目发布，目的是让开源社区有机会创建更好的工具来使用该语言，例如 Eclipse IDE中的插件。

在谷歌公开发布的所有网络应用中，均没有使用Go，但是谷歌已经使用该语言开发了几个内部项目。派克表示，Go是否会对谷歌即将推出的Chrome OS产生影响，还言之尚早,不过Go的确可以和Native Client配合使用。他表示"Go可以让应用完美的运行在浏览器内。"例如，使用Go可以更高效的实现Wave，无论是在前端还是后台。

Go 同时具有两种编译器，一种是建立在GCC基础上的Gccgo，另外一种是分别针对64位x64和32位x86计算机的一套编译器(6g和8g)。谷歌目前正在研发其对ARM芯片和Android设备的支持。派克表示，"Android手机存在的问题是，我们一直没有一个数学协处理器。"

机器人教育编程教育是什么？

机器人编程教育是以物理硬件和软件编程相结合，为使机器人完成某种任务而设置动作顺序的编程语言教育。主要分为两块：搭建和编程。通过思考设计、搭建、组装、编写程序、并通过编写好的程序运行机器人。是激发孩子学习、观察、思考、探究、动手、合作等多方面兴趣的科学启蒙教育；是培养孩子的综合能力、寓教于乐的一种教育方式。

在思考设计机器人的过程中，孩子的思维需要在虚实空间中灵活转换，会锻炼孩子空间想象的抽象思维。

在组装搭建过程中，会涉及物理、数学、机械结构、工程结构上的原理。孩子需要综合考虑各方面的因素思考设计蓝图、通过细致的观察力，选择合适的零件进行组装，其中有一步组装得不好，都会影响后面的进程，这对孩子的观察力、动手能力有很充分的锻炼；在动手组装的过程中，遇到一个又一个困难和问题，通过老师的鼓励和引导得以解决，这对提升孩子的抗挫折能力有很大的帮助。最终孩子会搭建出自己设计的机器人。

在编程过程中，孩子需要学习如何把大问题不断分割成小问题，思考如何把代码合理的编写在整个程序中，才能让机器人流畅运行并执行想要达到的任务目的，这让小孩对事物的逻辑分析能力会有极大的提升。

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为什么要使用 Go 语言?Go 语言的优势在哪里?

1、简单易学。

Go语言的作者本身就很懂C语言，所以同样Go语言也会有C语言的基因，所以对于程序员来说，Go语言天生就会让人很熟悉，容易上手。

2、并发性好。

Go语言天生支持并发，可以充分利用多核，轻松地使用并发。这是Go语言最大的特点。

描述

Go的语法接近C语言，但对于变量的声明有所不同。Go支持垃圾回收功能。Go的并行模型是以东尼·霍尔的通信顺序进程（CSP）为基础，采取类似模型的其他语言包括Occam和Limbo，但它也具有Pi运算的特征，比如通道传输。

在1.8版本中开放插件（Plugin）的支持，这意味着现在能从Go中动态加载部分函数。

与C++相比，Go并不包括如枚举、异常处理、继承、泛型、断言、虚函数等功能，但增加了切片(Slice) 型、并发、管道、垃圾回收、接口（Interface）等特性的语言级支持。

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