伴隨著機(jī)器人的發(fā)展，機(jī)器人語(yǔ)言也得到了發(fā)展和完善，機(jī)器人語(yǔ)言已經(jīng)成為機(jī)器人技術(shù)的一個(gè)重要組成部分苟可。機(jī)器人的功能除了依靠機(jī)器人的硬件支撐以外，相當(dāng)一部分是靠機(jī)器人語(yǔ)言來(lái)完成的尿绕。早期的機(jī)器人由于功能單一想阎，動(dòng)作簡(jiǎn)單，可采用固定程序或者示教方式來(lái)控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)唧整。隨著機(jī)器人作業(yè)動(dòng)作的多樣化和作業(yè)環(huán)境的復(fù)雜化瓤梦，依靠固定的程序或示教方式已經(jīng)滿(mǎn)足不了要求，必須依靠能適應(yīng)作業(yè)和環(huán)境隨時(shí)變化的機(jī)器人語(yǔ)言編程來(lái)完成機(jī)器人工作啊沟。下面就來(lái)了解一下常見(jiàn)的機(jī)器人編程語(yǔ)言吧辙使！

VAL語(yǔ)言

一、VAL語(yǔ)言及特點(diǎn)

VAL語(yǔ)言是美國(guó)Unimation公司于1979年推出的一種機(jī)器人編程語(yǔ)言茶宵，主要配置在PUMA和UNIMATION等型機(jī)器人上危纫，是一種專(zhuān)用的動(dòng)作類(lèi)描述語(yǔ)言。VAL語(yǔ)言是在BASIC語(yǔ)言的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的乌庶，所以與BASIC語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)很相似种蝶。在VAL的基礎(chǔ)上Unimation公司推出了VALⅡ語(yǔ)言。

VAL語(yǔ)言可應(yīng)用于上下兩級(jí)計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器人系統(tǒng)瞒大。上位機(jī)為L(zhǎng)SI-11/23螃征，編程在上位機(jī)中進(jìn)行，上位機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)的管理透敌；下位機(jī)為6503微處理器盯滚，主要控制各關(guān)節(jié)的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)。編程時(shí)可以VAL語(yǔ)言和6503匯編語(yǔ)言混合編程酗电。

VAL語(yǔ)言命令簡(jiǎn)單魄藕、清晰易懂裸燎，描述機(jī)器人作業(yè)動(dòng)作及與上位機(jī)的通信均較方便，實(shí)時(shí)功能強(qiáng)泼疑；可以在在線(xiàn)和離線(xiàn)兩種狀態(tài)下編程德绿，適用于多種計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器人；能夠迅速地計(jì)算出不同坐標(biāo)系下復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的連續(xù)軌跡闸声，能連續(xù)生成機(jī)器人的控制信號(hào)彻盐，可以與操作者交互地在線(xiàn)修改程序和生成程序；VAL語(yǔ)言包含有一些子程序庫(kù)贿叉，通過(guò)調(diào)用各種不同的子程序可很快組合成復(fù)雜操作控制晕忙；能與外部存儲(chǔ)器進(jìn)行快速數(shù)據(jù)傳輸以保存程序和數(shù)據(jù)。

VAL語(yǔ)言系統(tǒng)包括文本編輯净纬、系統(tǒng)命令和編程語(yǔ)言三個(gè)部分膛画。

在文本編輯狀態(tài)下可以通過(guò)鍵盤(pán)輸入文本程序，也可通過(guò)示教盒在示教方式下輸入程序打洋。在輸入過(guò)程中可修改癞亩、編輯、生成程序剥跃，最后保存到存儲(chǔ)器中绪痘。在此狀態(tài)下也可以調(diào)用已存在的程序。

系統(tǒng)命令包括位置定義笙寻、程序和數(shù)據(jù)列表钱雷、程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、系統(tǒng)狀態(tài)設(shè)置和控制吹零、系統(tǒng)開(kāi)關(guān)控制罩抗、系統(tǒng)診斷和修改。

編程語(yǔ)言把一條條程序語(yǔ)句轉(zhuǎn)換執(zhí)行灿椅。

二套蒂、VAL語(yǔ)言的指令

VAL語(yǔ)言包括監(jiān)控指令和程序指令兩種。其中監(jiān)控指令有六類(lèi)阱扬，分別為位置及姿態(tài)定義指令泣懊、程序編輯指令伸辟、列表指令麻惶、存儲(chǔ)指令、控制程序執(zhí)行指令和系統(tǒng)狀態(tài)控制指令信夫。各類(lèi)指令的具體形式及功能如下：

1．監(jiān)控指令

1)位置及姿態(tài)定義指令

POINT指令：執(zhí)行終端位置窃蹋、姿態(tài)的齊次變換或以關(guān)節(jié)位置表示的精確點(diǎn)位賦值。

其格式有兩種：

POINT<變量>[=<變量2>…<變量n>]

或POINT<精確點(diǎn)>[=<精確點(diǎn)2>]

例如：

POINTPICK1=PICK2

指令的功能是置變量PICK1的值等于PICK2的值静稻。

又如：

POINT#PARK

是準(zhǔn)備定義或修改精確點(diǎn)PARK警没。

DPOINT指令：刪除包括精確點(diǎn)或變量在內(nèi)的任意數(shù)量的位置變量匕冠。

HERE指令：此指令使變量或精確點(diǎn)的值等于當(dāng)前機(jī)器人的位置。

例如：

HEREPLACK

是定義變量PLACK等于當(dāng)前機(jī)器人的位置患赏。

WHERE指令：該指令用來(lái)顯示機(jī)器人在直角坐標(biāo)空間中的當(dāng)前位置和關(guān)節(jié)變量值逾族。

BASE指令：用來(lái)設(shè)置參考坐標(biāo)系，系統(tǒng)規(guī)定參考系原點(diǎn)在關(guān)節(jié)1和2軸線(xiàn)的交點(diǎn)處界北，方向沿固定軸的方向床斜。

格式：

BASE[<dX>]，[<dY>]扇收，[<dZ>]好侈，[<Z向旋轉(zhuǎn)方向>]

例如：

BASE300，–50役倾，30

是重新定義基準(zhǔn)坐標(biāo)系的位置瞻聪，它從初始位置向X方向移300，沿Z的負(fù)方向移50刃撮，再繞Z軸旋轉(zhuǎn)了30°椎崎。

TOOLI指令：此指令的功能是對(duì)工具終端相對(duì)工具支承面的位置和姿態(tài)賦值。

2)程序編輯指令

EDIT指令：此指令允許用戶(hù)建立或修改一個(gè)指定名字的程序畸裳，可以指定被編輯程序的起始行號(hào)鹃栽。其格式為

EDIT[<程序名>]，[<行號(hào)>]

如果沒(méi)有指定行號(hào)躯畴，則從程序的第一行開(kāi)始編輯民鼓；如果沒(méi)有指定程序名，則上次最后編輯的程序被響應(yīng)蓬抄。

用EDIT指令進(jìn)入編輯狀態(tài)后丰嘉，可以用C、D嚷缭、E饮亏、I、L阅爽、P路幸、R、S付翁、T等命令來(lái)進(jìn)一步編輯简肴。如：

C命令：改變編輯的程序，用一個(gè)新的程序代替百侧。

D命令：刪除從當(dāng)前行算起的n行程序尚羽，n缺省時(shí)為刪除當(dāng)前行。

E命令：退出編輯返回監(jiān)控模式惕仪。

I命令：將當(dāng)前指令下移一行拌驻，以便插入一條指令洒已。

P命令：顯示從當(dāng)前行往下n行的程序文本內(nèi)容。

T命令：初始化關(guān)節(jié)插值程序示教模式牲晤，在該模式下受贫，按一次示教盒上的“RECODE”按鈕就將MOVE指令插到程序中。

3)列表指令

DIRECTORY指令：此指令的功能是顯示存儲(chǔ)器中的全部用戶(hù)程序名碍逐。

LISTL指令：功能是顯示任意個(gè)位置變量值苫瘾。

LISTP指令：功能是顯示任意個(gè)用戶(hù)的全部程序。

4)存儲(chǔ)指令

FORMAT指令：執(zhí)行磁盤(pán)格式化界橱。

STOREP指令：功能是在指定的磁盤(pán)文件內(nèi)存儲(chǔ)指定的程序湃彻。

STOREL指令：此指令存儲(chǔ)用戶(hù)程序中注明的全部位置變量名和變量值。

LISTF指令：指令的功能是顯示軟盤(pán)中當(dāng)前輸入的文件目錄丛君。

LOADP指令：功能是將文件中的程序送入內(nèi)存短酵。

LOADL指令：功能是將文件中指定的位置變量送入系統(tǒng)內(nèi)存。

DELETE指令：此指令撤銷(xiāo)磁盤(pán)中指定的文件修噪。

COMPRESS指令：只用來(lái)壓縮磁盤(pán)空間查库。

ERASE指令：擦除磁內(nèi)容并初始化

5)控制程序執(zhí)行指令

ABORT指令：執(zhí)行此指令后緊急停止(緊停)。

DO指令：執(zhí)行單步指令黄琼。

EXECUTE指令：此指令執(zhí)行用戶(hù)指定的程序n次樊销，n可以從–32768到32767，當(dāng)n被省略時(shí)脏款，程序執(zhí)行一次围苫。

NEXT指令：此命令控制程序在單步方式下執(zhí)行。

PROCEED指令：此指令實(shí)現(xiàn)在某一步暫停撤师、急图粮或運(yùn)行錯(cuò)誤后，自下一步起繼續(xù)執(zhí)行程序剃盾。

RETRY指令：指令的功能是在某一步出現(xiàn)運(yùn)行錯(cuò)誤后腺占，仍自那一步重新運(yùn)行程序。

SPEED指令：指令的功能是指定程序控制下機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度痒谴，其值從0.01到327.67衰伯，一般正常速度為100。

6)系統(tǒng)狀態(tài)控制指令

CALIB指令：此指令校準(zhǔn)關(guān)節(jié)位置傳感器椰严。

STATUS指令：用來(lái)顯示用戶(hù)程序的狀態(tài)善王。

FREE指令：用來(lái)顯示當(dāng)前未使用的存儲(chǔ)容量。

ENABL指令：用于開(kāi)铐坠、關(guān)系統(tǒng)硬件酷它。

ZERO指令：此指令的功能是清除全部用戶(hù)程序和定義的位置，重新初始化遂涛。

DONE：此指令停止監(jiān)控程序悦阿，進(jìn)入硬件調(diào)試狀態(tài)。

2．程序指令

1)運(yùn)動(dòng)指令

指令包括GO乏乔、MOVE丝板、MOVEI、MOVES蜂镇、DRAW吓篙、APPRO、APPROS给酥、DEPART深怕、DRIVE、READY泵肄、OPEN捆交、OPENI、CLOSE腐巢、CLOSEI品追、RELAX、GRASP及DELAY等冯丙。

這些指令大部分具有使機(jī)器人按照特定的方式從一個(gè)位姿運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)位姿的功能肉瓦，部分指令表示機(jī)器人手爪的開(kāi)合。例如：

MOVE#PICK胃惜！

表示機(jī)器人由關(guān)節(jié)插值運(yùn)動(dòng)到精確PICK所定義的位置泞莉。“船殉！”表示位置變量已有自己的值戒财。

MOVET<位置>，<手開(kāi)度>

功能是生成關(guān)節(jié)插值運(yùn)動(dòng)使機(jī)器人到達(dá)位置變量所給定的位姿捺弦，運(yùn)動(dòng)中若手為伺服控制饮寞，則手由閉合改變到手開(kāi)度變量給定的值。

又例如：

OPEN[<手開(kāi)度>]

表示使機(jī)器人手爪打開(kāi)到指定的開(kāi)度脂槽。

2)機(jī)器人位姿控制指令

這些指令包括RIGHTY拜岂、LEFTY、ABOVE现碰、BELOW庵偏、FLIP及NOFLIP等。

3)賦值指令

賦值指令有SETI现辑、TYPEI母掀、HERE、SET扳耘、SHIFT焰哮、TOOL贤泥、INVERSE及FRAME。

4)控制指令

控制指令有GOTO仆加、GOSUB练缴、RETURN、IF唁奢、IFSIG霎挟、REACT、REACTI麻掸、IGNORE酥夭、SIGNAL、WAIT脊奋、PAUSE及STOP熬北。

其中GOTO、GOSUB實(shí)現(xiàn)程序的無(wú)條件轉(zhuǎn)移狂魔，而IF指令執(zhí)行有條件轉(zhuǎn)移蒜埋。IF指令的格式為

IF<整型變量1><關(guān)系式><整型變量2><關(guān)系式>THEN<標(biāo)識(shí)符>

該指令比較兩個(gè)整型變量的值，如果關(guān)系狀態(tài)為真最楷，程序轉(zhuǎn)到標(biāo)識(shí)符指定的行去執(zhí)行整份，否則接著下一行執(zhí)行。關(guān)系表達(dá)式有EQ(等于)籽孙、NE(不等于)烈评、LT(小于)、GT(大于)犯建、LE(小于或等于)及GE(大于或等于)该捎。

5)開(kāi)關(guān)量賦值指令

指令包括SPEED、COARSE张相、FINE枝扭、NONULL、NULL蝗腻、INTOFF及INTON孵钱。

6)其他指令

其他指令包括REMARK及TYPE。

SIGLA語(yǔ)言

SIGLA是一種僅用于直角坐標(biāo)式SIGMA裝配型機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制時(shí)的一種編程語(yǔ)言拓币，是20世紀(jì)70年代后期由意大利Olivetti公司研制的一種簡(jiǎn)單的非文本語(yǔ)言昏滔。

這種語(yǔ)言主要用于裝配任務(wù)的控制，它可以把裝配任務(wù)劃分為一些裝配子任務(wù)琳宽，如取旋具挫肆，在螺釘上料器上取螺釘A，搬運(yùn)螺釘A，定位螺釘A料离，裝入螺釘A辈净，緊固螺釘?shù)取＞幊虝r(shí)預(yù)先編制子程序笨奠，然后用子程序調(diào)用的方式來(lái)完成袭蝗。

IML語(yǔ)言

IML也是一種著眼于末端執(zhí)行器的動(dòng)作級(jí)語(yǔ)言唤殴，由日本九州大學(xué)開(kāi)發(fā)而成般婆。IML語(yǔ)言的特點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，能人機(jī)對(duì)話(huà)朵逝，適合于現(xiàn)場(chǎng)操作蔚袍，許多復(fù)雜動(dòng)作可由簡(jiǎn)單的指令來(lái)實(shí)現(xiàn)，易被操作者掌握配名。

IML用直角坐標(biāo)系描述機(jī)器人和目標(biāo)物的位置和姿態(tài)啤咽。坐標(biāo)系分兩種，一種是機(jī)座坐標(biāo)系渠脉，一種是固連在機(jī)器人作業(yè)空間上的工作坐標(biāo)系宇整。語(yǔ)言以指令形式編程，可以表示機(jī)器人的工作點(diǎn)芋膘、運(yùn)動(dòng)軌跡鳞青、目標(biāo)物的位置及姿態(tài)等信息，從而可以直接編程凡矿。往返作業(yè)可不用循環(huán)語(yǔ)句描述键先，示教的軌跡能定義成指令插到語(yǔ)句中，還能完成某些力的施加紊竹。

IML語(yǔ)言的主要指令有：運(yùn)動(dòng)指令MOVE牺道、速度指令SPEED、停止指令STOP壹会、手指開(kāi)合指令OPEN及CLOSE颈顽、坐標(biāo)系定義指令COORD、軌跡定義命令TRAJ及键、位置定義命令HERE盖赛、程序控制指令I(lǐng)F…THEN、FOREACH語(yǔ)句灼烫、CASE語(yǔ)句及DEFINE等筋蝴。

AL語(yǔ)言

一、AL語(yǔ)言概述

AL語(yǔ)言是20世紀(jì)70年代中期美國(guó)斯坦福大學(xué)人工智能研究所開(kāi)發(fā)研制的一種機(jī)器人語(yǔ)言窄忱，它是在WAVE的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的岛涝，也是一種動(dòng)作級(jí)編程語(yǔ)言，但兼有對(duì)象級(jí)編程語(yǔ)言的某些特征，使用于裝配作業(yè)简逮。它的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)類(lèi)似于PASCAL語(yǔ)言球散，可以編譯成機(jī)器語(yǔ)言在實(shí)時(shí)控制機(jī)上運(yùn)行，具有實(shí)時(shí)編譯語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)和特征散庶，如可以同步操作蕉堰、條件操作等。AL語(yǔ)言設(shè)計(jì)的原始目的是用于具有傳感器信息反饋的多臺(tái)機(jī)器人或機(jī)械手的并行或協(xié)調(diào)控制編程悲龟。

運(yùn)行VA語(yǔ)言的系統(tǒng)硬件環(huán)境包括主屋讶、從兩級(jí)計(jì)算機(jī)控制，如圖所示须教。主機(jī)為PDP-10皿渗，主機(jī)內(nèi)的管理器負(fù)責(zé)管理協(xié)調(diào)各部分的工作，編譯器負(fù)責(zé)對(duì)AL語(yǔ)言的指令進(jìn)行編譯并檢查程序轻腺，實(shí)時(shí)接口負(fù)責(zé)主乐疆、從機(jī)之間的接口連接，裝載器負(fù)責(zé)分配程序贬养。從機(jī)為PDP-11/45挤土。

主機(jī)的功能是對(duì)AL語(yǔ)言進(jìn)行編譯，對(duì)機(jī)器人的動(dòng)作進(jìn)行規(guī)劃郎博；從機(jī)接受主機(jī)發(fā)出的動(dòng)作規(guī)劃命令巧杰，進(jìn)行軌跡及關(guān)節(jié)參數(shù)的實(shí)時(shí)計(jì)算，最后對(duì)機(jī)器人發(fā)出具體的動(dòng)作指令呛产。

二距搂、AL語(yǔ)言的編程格式

(1)程序BEGIN開(kāi)始，由END結(jié)束治勒。

(2)語(yǔ)句與語(yǔ)句之間用分號(hào)隔開(kāi)恰磷。

(3)變量先定義說(shuō)明其類(lèi)型，后使用路倔。變量名以英文字母開(kāi)頭熏屎，由字母、數(shù)字和下畫(huà)線(xiàn)組成逮赋，字母大京嗽、小寫(xiě)不分。

(4)程序的注釋用大括號(hào)括起來(lái)卓奄。

(5)變量賦值語(yǔ)句中如所賦的內(nèi)容為表達(dá)式墨叛，則先計(jì)算表達(dá)式的值，再把該值賦給等式左邊的變量模蜡。

三漠趁、AL語(yǔ)言中數(shù)據(jù)的類(lèi)型

(1)標(biāo)量(scalar)——可以是時(shí)間、距離、角度及力等闯传，可以進(jìn)行加谨朝、減、乘甥绿、除和指數(shù)運(yùn)算字币，也可以進(jìn)行三角函數(shù)、自然對(duì)數(shù)和指數(shù)換算共缕。

(2)向量(vector)——與數(shù)學(xué)中的向量類(lèi)似洗出，可以由若干個(gè)量綱相同的標(biāo)量來(lái)構(gòu)造一個(gè)向量。

(3)旋轉(zhuǎn)(rot)——用來(lái)描述一個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)或繞某個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)以表示姿態(tài)骄呼。用ROT變量表示旋轉(zhuǎn)變量時(shí)帶有兩個(gè)參數(shù)共苛，一個(gè)代表旋轉(zhuǎn)軸的簡(jiǎn)單矢量判没，另一個(gè)表示旋轉(zhuǎn)角度蜓萄。

(4)坐標(biāo)系(frame)——用來(lái)建立坐標(biāo)系，變量的值表示物體固連坐標(biāo)系與空間作業(yè)的參考坐標(biāo)系之間的相對(duì)位置與姿態(tài)钳生。

(5)變換(trans)——用來(lái)進(jìn)行坐標(biāo)變換秤慌，具有旋轉(zhuǎn)和向量?jī)蓚€(gè)參數(shù)，執(zhí)行時(shí)先旋轉(zhuǎn)再平移孕称。

四式涝、AL語(yǔ)言的語(yǔ)句介紹

1．MOVE語(yǔ)句

用來(lái)描述機(jī)器人手爪的運(yùn)動(dòng)，如手爪從一個(gè)位置運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)位置酝遇。MOVE語(yǔ)句的格式為

MOVE<HAND>TO<目的地>

2．手爪控制語(yǔ)句

OPEN：手爪打開(kāi)語(yǔ)句图汪。

CLOSE：手爪閉合語(yǔ)句。

語(yǔ)句的格式為

OPEN<HAND>TO<SVAL>

CLOSE<HAND>TO<SVAL>

其中SVAL為開(kāi)度距離值驳芙，在程序中已預(yù)先指定讳汇。

3．控制語(yǔ)句

與PASCAL語(yǔ)言類(lèi)似，控制語(yǔ)句有下面幾種：

IF<條件>THEN<語(yǔ)句>ELSE<語(yǔ)句>

WHILE<條件>DO<語(yǔ)句>

CASE<語(yǔ)句>

DO<語(yǔ)句>UNTIL<條件>

FOR…STEP…UNTIL…

4．AFFIX和UNFIX語(yǔ)句

在裝配過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)將一個(gè)物體粘到另一個(gè)物體上或一個(gè)物體從另一個(gè)物體上剝離的操作掰闯。語(yǔ)句AFFIX為兩物體結(jié)合的操作枪第，語(yǔ)句AFFIX為兩物體分離的操作。

例如：BEAM_BORE和BEAM分別為兩個(gè)坐標(biāo)系的钞，執(zhí)行語(yǔ)句

AFFIXBEAM_BORETOBEAM

后兩個(gè)坐標(biāo)系就附著在一起了兜蠕，即一個(gè)坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)也將引起另一個(gè)坐標(biāo)系的同樣運(yùn)動(dòng)。然后執(zhí)行下面的語(yǔ)句

UNFIXBEAM_BOREFROMBEAM

兩坐標(biāo)系的附著關(guān)系被解除抛寝。

5．力覺(jué)的處理

在MOVE語(yǔ)句中使用條件監(jiān)控子語(yǔ)句可實(shí)現(xiàn)使用傳感器信息來(lái)完成一定的動(dòng)作熊杨。

監(jiān)控子語(yǔ)句如：

ON<條件>DO<動(dòng)作>

例如：

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

表示在當(dāng)前位置沿Z軸向下移動(dòng)0.1英寸，如果感覺(jué)Z軸方向的力超過(guò)10盎司盗舰，則立即命令機(jī)械手停止運(yùn)動(dòng)晶府。

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