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机器人编程

  机器人编程

  机器人编程,英文Robot Programming,是编程领域中一个分支,指为使机器人完成某种任务而设置的动作顺序描述。机器人运动和作业的指令都是由程序进行控制,常见的编制方法有两种,示教编程方法和离线编程方法。其中示教编程方法包括示教、编辑和轨迹再现,可以通过示教盒示教和导引式示教两种途径实现。

  由于示教方式实用性强,操作简便,因此大部分机器人都采用这种方式。离线编程方法是利用计算机图形学成果,借助图形处理工具建立几何模型,通过一些规划算法来获取作业规划轨迹。与示教编程不同,离线编程不与机器人发生关系,在编程过程中机器人可以照常工作。工业上离线工具只作为一种辅助手段,未得到广泛的应用。

  编程语言

  伴随着机器人的发展,机器人语言也得到了发展和完善,机器人语言已经成为机器人技术的一个重要组成部分。机器人的功能除了依靠机器人的硬件支撑以外,相当一部分是靠机器人语言来完成的。早期的机器人由于功能单一,动作简单,可采用固定程序或者示教方式来控制机器人的运动。随着机器人作业动作的多样化和作业环境的复杂化,依靠固定的程序或示教方式已经满足不了要求,必须依靠能适应作业和环境随时变化的机器人语言编程来完成机器人工作。

  世界上有1500多种编程语言,都要学的话是太多了。目前,在机器人学中有这4种最流行的编程语言。下面就来了解一下常见的机器人编程语言吧!

  C/C++

  C和C++这两种语言允许与低级别的硬件进行交互,允许实时性能,是非常成熟的编程语言。C++基本上是C的一种延伸。C/C++并不是像Python或MATLAB那样简单易用。同样用C来实现相同的功能会需要大量时间,也将需要更多行代码。但是,由于机器人非常依赖实时性能,C和C++是最接近我们机器人专家“标准语言”的编程语言。

  Python

  近年来,学习Python的人有一个巨大的回潮,特别是在机器人领域。其中一个原因可能是Python(和C++)是ROS中两种主要的编程语言。与Java不同,Python的重点是易用性,Python不需要很多时间来做常规的事情,如定义和强制转换变量类型。这些在编程里面本是很平常的事。另外,Python还有大量的免费库,这意味着当你需要实现一些基本的功能时不必“重新发明轮子”。而且因为Python允许与C/C++代码进行简单的绑定。这就意味着代码繁重部分的性能可以植入这些语言,从而避免性能损失。随着越来越多的电子产品开始支持“开箱即用”Python(与RaspberryPi一道),我们可能会在机器人中看到更多Python。

  Java

  作为一位电子工程师,我总是对一些计算机科学学位课程将Java作为第一种编程语言让学生们学习感到惊讶。Java对程序员隐藏了底层存储功能,这让它比起一些语言(如C语言)来说,编写要容易些,但这也意味着你会更少地理解底层代码的运行逻辑。如果你有计算机科学背景并转到机器人学(很多人是这样的,特别是在研究领域),你也许已经学过Java。像C#和MATLAB,Java是一种解释性语言,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,理论上让你可以在不同的机器上运行相同的代码,这得感谢Java虚拟机。在实践中,这不总是可行的,有时会导致代码运行缓慢。但是Java在一部分机器人学中非常流行,因此你也许需要它。

  C#/.NET

  C#是微软提供的专用编程语言。我把C#/.NET放在这里,主要是因为微软机器人开发员工作包(MicrosoftRoboticsDeveloperStudio),这个包的主要开发语言是C#。如果你准备用这个系统,那么你很可能必须要用C#。

  对于机器人专家来说,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。

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