第八章 机器人编程
机器人编程的说明书
机器人编程的说明书一、概述机器人编程是指通过给机器人输入指令，使其按照预定的程序执行任务的过程。
本说明书将详细介绍机器人编程的基础知识、编程语言选择、编程步骤和示例等内容，帮助读者快速入门并掌握机器人编程技能。
二、机器人编程基础知识1. 机器人类型在进行机器人编程前，首先需要了解不同类型的机器人。
常见的机器人类型包括工业机器人、服务机器人、教育机器人等。
不同类型的机器人在编程上有所区别，因此需要根据实际情况选择适合的机器人类型。
2. 编程语言选择机器人编程可以使用多种编程语言，如Python、C++、Java等。
选择合适的编程语言需要考虑机器人的硬件平台、编程难度、功能需求等因素。
初学者可选择易于学习和理解的编程语言，如Python。
三、机器人编程步骤1. 确定任务和目标在进行机器人编程前，需明确任务和目标。
例如，如果要让机器人完成搬运物品的任务，目标可以是将物品从A点搬运到B点。
2. 设计程序逻辑根据任务和目标，设计出机器人的程序逻辑。
程序逻辑是指机器人按照一定的顺序和条件执行指令的过程。
通过分析任务需求，确定机器人需要执行的具体动作和判断条件，并将其转化为可执行的程序逻辑。
3. 编写程序代码根据程序逻辑，使用选定的编程语言编写机器人的程序代码。
代码中应包含机器人执行任务所需的指令、函数和条件判断等。
4. 调试和测试编写完程序代码后，需要对其进行调试和测试。
通过对机器人进行模拟运行和实际执行测试，检查程序是否能够按照预期完成任务。
如有问题，可通过调试分析并修复程序代码。
四、示例：机器人搬运物品的编程实现以下是使用Python语言编写的机器人搬运物品的简单示例程序：```python# 导入机器人控制库import robot# 定义机器人动作函数def move_forward():robot.forward()def move_backward():robot.backward()def turn_left():robot.left()def turn_right():robot.right()# 主程序if __name__ == "__main__":# 设置起始点和目标点start_point = (0, 0)target_point = (5, 5)# 计算运动路径x_distance = target_point[0] - start_point[0] y_distance = target_point[1] - start_point[1] # 按照路径执行运动指令if x_distance > 0:for _ in range(x_distance):move_forward()elif x_distance < 0:for _ in range(abs(x_distance)):move_backward()if y_distance > 0:for _ in range(y_distance):turn_right()move_forward()elif y_distance < 0:for _ in range(abs(y_distance)):turn_left()move_forward()```以上示例中，通过导入机器人控制库和定义机器人动作函数，实现了让机器人根据起始点和目标点进行搬运物品的功能。
(完整版)ABB工业机器人编程-第八章
在“路径和目标点”浏览器中，选择一个目标点然后右击“修改指令”“参数配置”。
8.5 方向 在RobotStudio中从曲线创建路径时，目标点取决于曲线特性和周围的表
面。 8.5.1 无序方向
在下面的路径中，目标点方位没有进行排序。系统已经使用目标处的查 看工具功能说明目标点指向不同的方向。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
8.4 机器人轴配置调整 8.4.1 机器人轴的配置 （2）在目标点中存储轴配置
对于那些将机器人微动调整到所需位置之后示教的目标点，所使用的配 置值将存储在目标中。
凡是通过指定或计算位置和方位创建的目标，都会获得一个默认的配置 值 (0,0,0.0)，该值可能对机器人到达目标点无效。
8.4 机器人轴配置调整 8.4.1 机器人轴的配置 （3）轴配置的表示 机器人的轴配置使用四个整数系列表示，用来指定整转式有效轴所在的象限。 象限的编号从 0 开始为正旋转（逆时针），从 -1 开始为负旋转（顺时针）。 对于线性轴，整数可以指定距轴所在的中心位置的范围（以米为单位）。 六轴工业机器人的配置（如 IRB 140）如下所示： 第一个整数 (0) 指定轴 1 的位置：位于第一个正象限内（介于 0 到 90 度 的旋转）。 第二个整数 (-1) 指定轴 4 的位置：位于第一个负象限内（介于 0 到 -90 度的旋转）。 。
8.3 自动路径创建 选中几何体表面上的第一个点，按住SHIFT键选择第二个点，系统自动创建该 几何体表面上所有边缘，创建的边缘点显示在左侧“自动路径”下。
8.3 自动路径创建 通过下方的“删除”去掉不需要的边缘点，“反转”可以更改创建的边缘点 的次序，其余参数含义见下表。
8.3 自动路径创建 点击“创建”，创建后会自动生成路径Path_10。
机器人编程入门指南
机器人编程入门指南第一章：介绍机器人编程机器人编程是一门涉及设计、开发和控制机器人的技术。
随着智能机器人的广泛应用，机器人编程成为了一个非常重要的领域。
本章将介绍机器人编程的基本概念和发展历程，并解释为什么学习机器人编程对个人和社会都具有重要意义。
第二章：机器人编程的基础知识在学习机器人编程之前，有一些基础知识是必须要了解的。
本章将介绍机器人的硬件组成和基本工作原理，包括传感器、执行器和控制系统等。
同时，还将讨论机器人编程中常用的编程语言和开发工具，如C++、Python和ROS等。
第三章：机器人编程的基本编程概念机器人编程和传统编程有一些不同之处，因此需要掌握一些基本的编程概念。
本章将介绍机器人编程中常用的概念，如循环、条件语句和函数等。
同时，还将解释如何使用这些概念来控制机器人的运动和实现各种功能。
第四章：机器人感知与导航机器人的感知和导航是机器人编程中非常重要的一部分。
本章将详细介绍机器人感知的技术，包括图像处理、声音识别和物体检测等。
同时，还将讨论机器人导航的方法，如路径规划和障碍物避难等。
第五章：机器人控制与操作机器人的控制与操作是机器人编程的核心内容。
本章将介绍机器人控制的方法，包括运动控制、姿态控制和力控制等。
同时，还将讨论机器人的操作技术，如机械臂控制和机器人协作等。
第六章：机器人编程的进阶内容学习机器人编程的过程中，随着知识的积累，可以进一步学习一些高级的内容。
本章将介绍机器人编程的进阶内容，如机器学习、人工智能和深度学习等。
同时，还将讨论将这些技术应用于机器人编程的实际场景。
第七章：机器人编程的应用领域机器人编程在各个领域都有着广泛的应用。
本章将介绍机器人编程在工业自动化、医疗健康、军事国防和服务行业等领域的具体应用。
同时，还将展望机器人编程在未来的发展趋势和挑战。
第八章：机器人编程的学习资源和实践建议在学习机器人编程的过程中，有一些学习资源和实践建议是非常有用的。
本章将推荐一些优质的学习资源，如在线课程、教科书和社区论坛等。
机器人编程
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。
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。 机器人编程(1张)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。
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。
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。
存储指令
FORMAT指令：执行磁盘格式化。 STOREP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。
机器人编程说明讲解
指令介绍1、运动指令移动指令包含三条：MOVJ、MOVL、MOVCMOVJ：关节移动指令，即在运动过程中以关节的方式运动；指令格式：说明：MOVJ代表指令，LP表示局部变量，0表示标号，用于区别使用，VJ表示速度，最大速度为100%，PL为平滑度，范围0-9。
MOVL：直线运动指令，即在运动过程中以直线的方式运动；指令格式：说明：MOVL代表指令，LP表示局部变量，2表示标号，用于区别使用，VL表示速度，最大速度为1999，PL为平滑度，范围0-9。
MOVC：圆弧运动指令，即在运动过程中以圆弧的方式运动。
指令格式：说明：MOVC代表指令，LP表示局部变量，2表示标号，用于区别使用，VL表示速度，最大速度为1999，PL为平滑度，范围0-9。
说明：一段圆弧轨迹通必须是由三段圆弧指令实现的，三段圆弧指令分别定义了圆弧的起始点、中间点、结束点。
注释：局部变量(LP) ：在某个程序中所使用的变量和其他程序中的相同变量不冲突。
例如您在程序一中使用了LP0，您也可以在程序二中使用LP0，这样是不会产生矛盾的。
全局变量(GP) ：在此系统中我们还设置了全局变量，意思是您如果在一个程序中使用了GP0，而后您就不可以在其他的程序中使用GP0了，否则程序会出现混乱现象，系统将会默认将第二次设定的值覆盖第一次设定的值。
平滑度(PL) ：简单的说就是过渡的弧度，确定您是以直角方式过渡还是以圆弧方式过渡。
假如两条直线要连接起来，怎么连接，就需要您对此变量进行设置。
1、逻辑指令WAIT指令：条件等待指令。
指令格式：当您所设定的条件满足时，则程序往下执行；当您所设定的条件不满足时，则程序一直停在这里，知道满足您所设定的条件为止。
但是，后面还有一个时间的设定，当条件不满足时，在等待后面的设定时间之后，会继续执行下面的程序。
JUMP指令：条件跳转指令，包含无条件跳转指令和条件跳转指令两种类型。
格式一：无条件跳转指令格式二：条件跳转指令说明：在使用此条指令时，要配合使用标号指令。
第八讲 工业机器人编程与调试
第八章 工业机器人 编程与调试
8.1 机器人编程要求与语言类型（掌握） 8.2 机器人语言系统结构和基本功能（了解） 8.3 常用的机器人编程语言（了解） 8.4 机器人的示教编程与离线编程（掌握）
概述：机器人要实现一定的动作和功能，除了依靠机器人的硬件支撑外，相当一部分是是靠编程来完成的。伴随着机器人的发展，机器人编程技术也得到了不断完善，现已成为机器人技术的一个重要组成部分。 机器人编程是使用某种特定语言来描述机器人动作轨迹，它通过对机器人动作的描述，使机器人按照既定运动和作业指令完成编程者想要的各种操作。 8.1 机器人编程要求与语言类型 目前工业机器人常用编程方法有示教编程和离线编程两种。一般在调试阶段，可以通过示教盒对编译好的程序进行逐步执行、检查、修正，等程序完全调试成功后，即可投入正式使用。不管使用何种语言，机器人编程过程都要求能够通过语言进行程序的编译，能够把机器人的源程序转换成机器码，以便机器人控制系统能直接读取和执行。一般情况下，机器人的编程系统必须做到以下几点：
第八章 工业机器人编程与调试
8.2 机器人语言系统结构和基本功能 8.2 .1 机器人语言系统结构 机器人语言是在人与机器人之间的一种记录信息或交换信息的程序语言，它提供了一种方式来解决人—机通信问题，是一种专用语言。它不仅包含语言自身，实际上还同时包含语言的处理过程。它能够支持机器人编程、控制，以及与外围设备、传感器和人机接口，同时还支持与计算机系统的通信。 机器人语言系统包括三个基本操作状态：监控状态、编辑状态和执行状态。
第八章 工业机器人编程与调试
8.1 .2 机器人语言类型 工业级机器人按照作业描述水平的高低分为动作级、对象级和任务级 3．任务级编程语言 任务级编程语言的结构十分复杂，需要人工智能的理论基础和大型知识库、数据库的支持，目前还不是十分完善，是一种理想状态下的语言，有待于进一步的研究。但可以相信，随着人工智能技术及数据库技术的不断发展，任务级编程语言必将取代其他语言而成为机器人语言的主流，使得机器人的编程应用变得十分简单。
机器人程序编写+精简
为机器人定义合适的坐标系，如世界坐标系、机器人坐标系和工具坐标系等，以便进行路径规划和轨迹生成。
机器人路径规划与轨迹生成
路径规划算法
采用合适的路径规划算法，如基于规则的路径规划、基于搜索的路径规划、基于样条的 路径规划等，生成机器人从起点到终点的路径。
轨迹生成算法
根据路径规划和机器人运动学模型，生成机器人的运动轨迹，包括速度和加速度等参数 。
明确任务目标
首先需要明确机器人的任务目标 ，包括需要完成的具体动作和达 到的效果。
任务分解
02
03
逻辑设计
将任务目标分解为多个子任务， 每个子任务对应一个具体的动作 或功能。
根据子任务的顺序和依赖关系， 设计机器人的逻辑流程，确保任 务能够顺利完成。
任务调度与执行过程监控
任务调度
根据任务的优先级和时间要求，合理安排任务的执行 顺序和时间。
常见问题分析与解决方案
程序崩溃
检查代码是否存在内存泄漏、空指针引用等 问题，通过调试工具定位崩溃位置，进行修 复。
运行速度慢
分析程序运行过程中是否存在冗余计算或不 必要的操作，通过优化算法和减少不必要的
循环来提高运行速度。
性能优化技巧分享
减少IO操作
尽量减少机器人程序的IO操作，如文件读写 、网络通信等，以减少程序执行时间。
执行过程监控
在任务执行过程中，实时监控机器人的状态和动作， 确保任务按照预期进行。
异常处理
在任务执行过程中，如果遇到异常情况，需要及时处 理并调整任务的执行流程。
异常处理与容错机制设计
异常定义
明确异常情况的范围和类型，包括硬 件故障、软件错误、环境变化等。
异常处理
工业机器人技术基础-第八章-码垛机器人
任务二 码垛机器人及其操作应用
对码垛机器人而言,TCP随末端执行器不同而设置在不同的位 置。就吸附式末端执行器而言,其TCP一般设在法兰中心线与吸盘 所在平面交点的连线上并延伸一端距离,该距离的长短依据吸附物 料高度确定,如图3-2-9a所示,生产再现如图3-2-9b所示;夹板式末端 执行器和抓取式末端执行器的TCP一般设在法兰中心线与手爪前 端面交点处,其中抓取式末端执行器的TCP如图3-2-10a所示,生产再 现如图3-2-10b所示;而组合式末端执行器的TCP设定需依据主要作 用的单组手爪确定。
机械手爪：真空吸附式机械手爪
说明：该类手爪主要用于适合吸盘吸取的码放物，如覆膜包装盒， 装啤酒箱，塑料箱，纸箱等。
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任务二 码垛机器人及其操作应用
2.夹板式末端执行器 夹板式末端执行器(手爪)是码垛过程中最常用的一类手爪,常见的夹板
式手爪有单板式和双板式两种结构,如图3-2-6所示。 夹板式手爪主要用于整箱或规则盒的码垛,可用于各行各业。 夹板式手爪的夹持力度比吸附式手爪大,可一次码一箱(盒)或多箱(盒),
任务二 码垛机器人及其操作应用
一、码垛机器人的分类及特点
解放出来,已在各个行业的包装物流线中发挥重大作用。归纳起来,码垛 机器人主要有以下几个方面的优点: 1)占地面积小,动作范围大,减少厂源浪费。 2)能耗低,降低运行成本。 3)提高生产率,使劳动者摆脱繁重体力劳动,实现“无人”或“少人”码垛。
码垛机器人的系统组成
通常码垛机器人主要有 操作机、控制系统、码垛系统（气体发生装置、液压发 生装置）和安全保护装置组成 。
3
1
6
2
5
4 7
1 — 机器人控制柜； 2 — 示教器； 3 — 气体发生装置； 4 — 真空发生装置； 5 — 操作
机器人编程概述
机器人编程概述随着智能科技的发展，机器人的应用范围越来越广泛，机器人编程也成为了一个热门话题。
本文将从机器人编程的定义、种类、发展历程、现状和未来趋势等方面进行阐述，希望为读者了解机器人编程提供一些参考。
一、机器人编程的定义机器人编程是指使用计算机编程技术，控制机器人进行各种动作和操作。
在机器人编程中，程序员需要使用编程语言来编写代码，以实现机器人的自主运动、交互、识别等功能。
机器人编程是机器人技术的核心之一，也是机器人应用的重要组成部分。
二、机器人编程的种类根据机器人的不同功能和用途，机器人编程可以分为以下几种类型：1. 工业机器人编程：主要用于工厂生产线上的作业，包括零部件装配、焊接、喷涂等操作。
2. 服务机器人编程：用于提供各种服务，如医疗护理、清洁、导航等。
3. 教育机器人编程：用于提高儿童和青少年的编程技能和创造力，帮助他们更好地理解科技并培养未来科技发展的人才。
4. 军事机器人编程：主要用于军事领域，如侦察、搜救、清障等。
三、机器人编程的发展历程机器人编程的历史可以追溯到20世纪50年代，当时人们开始为机器人编写程序，以控制它们的运动。
1960年代至70年代，人们开始使用计算机编程技术控制机器人进行各种复杂的任务，这也促进了机器人技术的发展。
1990年代至今，随着计算机和互联网技术的不断进步，机器人编程技术也得到了快速发展，应用范围也越来越广泛。
四、机器人编程的现状目前，机器人编程已经成为了一个独立的学科领域，并得到了广泛应用。
在工业制造、物流管理、农业生产、医疗护理、教育培训等领域，机器人已经成为了越来越重要的工具。
同时，机器人编程的专业人才需求也在不断增加，一些高校也开始开设相关专业和课程。
五、机器人编程的未来趋势未来，机器人编程将会进一步发展和完善，应用范围也将会更加广泛。
特别是在人工智能、物联网、虚拟现实等领域，机器人编程将会产生更加深刻和广泛的影响。
同时，机器人编程也需要更加注重人文关怀和社会责任，避免机器人技术和人类利益的冲突。
工业机器人技术第八章机器人编程 robot_programming
Robot Programming
8.1 机器人编程要求与语言类型
2.机器人编程语言的类型 （1）动作级（以VAL为代表）
以机器人的运动作为描述中心，每一命令对应 一个动作。
优点，语句简单，易于编程。 缺点，不能进行复杂计算，不能接受复杂传感 信号。
◆关节级，给出机器人个关节位移的时间序列。 ◆终端执行器级，给出终端执行器的位姿和辅助 机能的时间序列。
描述水平决定了编程语言水平。 利用空间关系说明物体形态。
Robot Programming
8.1 机器人编程要求与语言类型
1.对机器人编程的要求
（3）能够描述机器人的运动
例，移至goal1,在移至goal2,然后经过via1到
goal3。
VAL-Ⅱ语言： AL语言（机械手garm）
move goal1 move garm to goal1;
中，可体现力。
Robot Programming
8.3 常用的机器人编程语言
4.AL语言（70年代，美，斯坦福大学） 基于ALGOL，和PASCAL共用。 用于多机械手并行控制的编程。
基本功能语句： 标量 矢量 旋转 坐标系 变换 块结构形式 运动语句 手的开合 两物体结合的操作 力觉的处理功能 力的稳定性控制 同时控制多个机械手 可使用子程序及数组 可与VAL语言进行信息交流
Robot Programming
8.3 常用的机器人编程语言
2.SIGLA语言（70年代，意，OLIVETTI公司） 用于 直角坐标式的SIGLA型装配机器人。
32个指令字，分为六类： （1）输入输出指令 （2）逻辑指令 （3）几何指令 （4）调子程序指令 （5）逻辑联锁指令 （6）编辑指令
人工智能基础 第八章 智能体与智能机器人
人工智能基础第八章智能体与智能机器人在当今科技飞速发展的时代，人工智能无疑是最引人瞩目的领域之一。
其中，智能体与智能机器人作为人工智能的重要组成部分，正逐渐改变着我们的生活和社会。
智能体，简单来说，是能够感知环境、做出决策并采取行动以实现特定目标的实体。
它们可以是软件程序，也可以是嵌入在物理设备中的系统。
智能体具有自主性、反应性、主动性和社会性等特点。
自主性使它们能够独立地进行决策和行动，而不需要持续的人类干预；反应性让它们能够对环境中的变化做出及时的响应；主动性促使它们积极地追求目标，而不仅仅是被动地等待指令；社会性则允许它们与其他智能体或人类进行有效的交互和合作。
智能机器人则是一种具有感知、决策和执行能力的物理实体。
它们可以在各种环境中自主或半自主地工作，完成各种复杂的任务。
从工业生产线上的机械臂，到家庭中的清洁机器人，再到能够进行太空探索的机器人，智能机器人的应用范围越来越广泛。
智能体和智能机器人的感知能力是其能够有效工作的基础。
这包括通过传感器获取环境信息，如视觉传感器、听觉传感器、触觉传感器等。
以视觉传感器为例，智能机器人可以通过摄像头捕捉图像，并使用图像处理技术对图像进行分析和理解，从而识别物体、判断距离和方向等。
在决策方面，智能体和智能机器人需要依靠各种算法和模型来做出最优的选择。
这些算法和模型通常基于机器学习、深度学习等技术。
例如，通过训练神经网络，智能机器人可以学习如何根据不同的环境情况选择最合适的行动方案。
同时，它们还需要具备一定的规划能力，能够预测未来的情况，并制定长期的行动计划。
执行能力则是将决策转化为实际行动的关键。
这涉及到机器人的机械结构、驱动系统和控制系统等方面。
一个设计良好的执行系统能够确保机器人准确、高效地完成各种动作和任务。
例如，工业机器人的高精度运动控制，使得它们能够在生产线上进行精确的装配操作。
智能体和智能机器人的发展也带来了许多挑战。
首先是技术方面的挑战，如如何提高感知的准确性和可靠性，如何优化决策算法以应对复杂多变的环境，如何增强执行系统的稳定性和适应性等。
机器人编程的使用方法
机器人编程的使用方法随着科技的不断进步和人工智能技术的快速发展，人们对机器人的需求越来越大。
机器人编程作为掌控机器人行为和实现自主智能的重要工具，逐渐被广泛应用于各个领域。
本文将介绍机器人编程的使用方法，以帮助读者更好地掌握和应用这项技术。
一、了解机器人编程的基础知识在开始进行机器人编程之前，首先需要了解一些基础知识。
首先是了解机器人的类型和结构，不同的机器人在编程上有一些差异。
其次，了解机器人编程语言的种类和特点，从而选择适合自己的编程语言。
常见的机器人编程语言有Python、C++、Java等。
最后，了解机器人的传感器和执行器，它们是机器人与外界交互的重要接口。
二、选择合适的机器人编程平台为了方便机器人编程的学习和应用，目前市面上有许多机器人编程平台可供选择。
这些平台一般提供了图形化编程界面和相应的编程环境，使编程变得简单易学。
一些常见的机器人编程平台有ROS（机器人操作系统）、Scratch、Blockly等。
选择合适的平台可以根据自己的需求和实际情况进行。
三、学习机器人编程的基本概念和语法机器人编程语言虽然各不相同，但它们都有一些基本的概念和语法。
学习这些基本概念和语法是掌握机器人编程的关键。
例如，掌握变量、条件判断、循环、函数等概念，熟悉变量的声明和使用、逻辑运算符和比较运算符的使用、控制结构的应用等。
通过掌握这些基本概念和语法，可以更好地编写机器人程序。
四、了解机器人编程的常用功能和技术在实际的机器人编程中，会用到一些常用的功能和技术。
例如，路径规划和导航技术，可以实现机器人的自主导航和避障功能；视觉处理技术，可以用于目标识别和物体抓取；语音识别和语音合成技术，可以实现机器人与人的语音交互等。
了解这些常用的功能和技术，可以根据实际需求选择合适的方法进行编程。
五、编写机器人程序并进行调试测试在掌握了机器人编程的基础知识和技能后，可以开始编写机器人程序了。
根据实际需求，可以设定机器人的任务和行为，编写相应的程序代码。
机器人学基础 第8章 机器人编程 蔡自兴
Task-level programming (任务级)
只要直接指定操作内容就可以了，为此，机器人必须一边思 考一边工作。
8.1 Requirements and Types of Robot Programming Languages
13
Contents
Requirements and Language Types to Robot Programming Structure and Basic Functions of Robot Language System Commonly-Used Language for Robot Programming
Off-Line Programming of Robots
Summary
Ch.8 Robot Programming
18
8.3 Commonly Used Robot Programming Languages 常用的机器人编程语言
研究室里的实验语言
美国斯坦福大学开发的AL语言
IBM公司开发的AUTOPASS语言 英国爱丁堡大学开发的RAPT语言等；
12
8.1.2 Types of Robot Programming
根据作业描述水平的高低，机器人编程语言可以分为：
Motion-level programming (动作级)
以机器人关节或末端执行器的动作为中心来描述各种操作；
Object-level programming (对象级)
以描述操作物体之间的关系为中心的语言；
8.2 Structure and Basic Functions of A Robot Programming System
机器人编程说明
机器人编程说明一、引言机器人，作为一种能够自主完成特定任务的智能设备，正在逐渐融入人类社会的各个领域。
为了确保机器人能够顺利执行任务，我们需要对其进行编程。
本篇文章将详细介绍机器人编程的相关要点和步骤。
二、机器人编程介绍机器人编程是指通过编写一系列的指令和程序来控制机器人的行为和动作。
编程的目的是让机器人能够根据事先设定的任务要求，执行相应的动作，并与环境进行有效交互。
三、编程前的准备工作在进行机器人编程之前，我们需要进行一些准备工作，以确保编程过程的顺利进行。
1. 熟悉机器人系统：了解机器人的硬件结构和软件系统，熟悉机器人的各个传感器和执行器的功能和使用方法。
2. 确定编程目标：明确机器人需要完成的任务和行为，确立编程的目标和要求。
3. 选择合适的编程语言：根据机器人的型号和系统要求，选择适合的编程语言进行编程。
常见的机器人编程语言有C++、Python等。
4. 创建编程环境：安装相应的编程软件和工具，配置好机器人与计算机的连接。
四、机器人编程的基本步骤机器人编程的基本步骤包括程序设计、代码编写、测试和调试等。
1. 程序设计：根据任务要求，设计机器人的运动路径和执行流程。
考虑到机器人的各项能力和限制，合理安排机器人的行为和动作。
2. 代码编写：根据程序设计的结果，编写相应的代码。
代码应该包括机器人的运动控制、传感器数据的读取和处理、与外部设备的通信等部分。
3. 测试与调试：将编写好的代码上传到机器人系统中，并进行测试和调试。
测试过程中应仔细观察机器人的行为是否符合预期，并及时调整代码中的参数和逻辑。
4. 优化与改进：根据测试结果，对编写的代码进行优化和改进。
通过调整算法和参数，使机器人的性能和稳定性得到提升。
五、机器人编程的注意事项在进行机器人编程时，需要注意以下几点：1. 安全性：机器人编程过程中，必须确保机器人的行为安全可靠，避免潜在的危险和事故发生。
2. 简洁性：编写的代码应该简洁明了，避免冗长和复杂的逻辑。
机器人技术基础课件第八章-机器人编程
第八章 机器人编程
程第 八 章 机 器 人 编
8.1 机器人示教编程 8.2 机器人语言编程 8.3 机器人离线编程
第八章 机器人编程
轨迹规划
机器人语言
机器人离线编程
人 系间它实所编统机的以时 有机轨程。器接一计控器迹环由人口种算制人规境于离。通和的具划，不线为用生目有是从占编了的成的可指而 用程提方运都编根可 机系高式动在程据以 动统编解轨于功作脱 时是程决迹精能业离间利效了。确，任机，用率人它实因务器提计，一是现此要人高算出机工所需求工了机现通业规要，作设图了信机划用确现备形机问器的户定场利学器题人运和轨进用，人。控动机迹行率建编制。器参编。立程的人数程而机语依之并的且器言据，， 由于离线编程本身就是CAD/CAM一体化的组成部分， 有时可以直接利用CAD数据库的信息，大大减少了编 程时间，提高了编程水平。
8.2.2 机器人语言的分类
幼儿园科技教育教案——机器人编程
幼儿园科技教育教案——机器人编程课时目标：1. 学习机器人编程的基本概念和原理；2. 能够利用简单的编程语言控制机器人行动；3. 能够团队合作完成一定水平的机器人编程任务。
学习内容：1. 机器人编程基本概念2. 机器人软件和硬件的基本组成3. 机器人编程语言和程序的基本操作4. 团队合作完成机器人编程任务教学活动：活动一：机器人编程基本概念讲解1. 班级学生数、学生细度和机器人编程思维能力2. 机器人编程和机器人行动的关系3. 机器人编程中的基本概念：算法、条件语句、循环语句等活动二：机器人软件和硬件的基本组成讲解1. 讲解机器人硬件的基本构成：控制器、执行器等2. 讲解机器人软件的基本操作：控制台、程序库等3. 示例介绍一款机器人硬件和软件的搭配使用活动三：机器人编程语言和程序的基本操作1. 讲解机器人编程语言的基本类型：文本、块状等2. 讲解机器人编程程序的基本操作：命令行输入、拖拽等3. 示例操作一款机器人编程软件完成一个简单的机器人编程任务活动四：团队合作完成机器人编程任务1. 学生分小组，选择一款机器人硬件和软件组合进行编程任务2. 在老师的指导下掌握机器人编程基本步骤3. 小组协作，根据任务要求共同制定编程程序并调试执行教学方法：1. 演讲授课法2. 互动探究法3. 实践训练法4. 情景演练法5. 团队协作法教学评估：1. 通过对学生平时学习表现、参与课堂讨论和编程任务的完成情况进行评估；2. 对于机器人编程任务所编制的程序，可以从程序设计难度、程序执行效果、团队合作情况等方面进行评估。
教学资源与器材：1. 一台机器人硬件和软件组合；2. 运行机器人编程软件的计算机；3. 基本编程书籍和软件资料。
预设问题：1. 机器人编程和机器人行动的关系是什么？2. 机器人编程程序中最基本的语句有哪些？3. 如何选择一款适合自己的机器人硬件和软件组合？4. 如何根据任务要求设计机器人编程程序？5. 在完成机器人编程任务时，团队协作有哪些注意事项？教学设计：教学序号 | 教学内容 | 教学方法 | 教学评估 | 时间-|-|-|-|-1 | 机器人编程基本概念讲解 | 演讲授课法、互动探究法 | 学生平时学习表现、参与课堂讨论等 | 20分钟2 | 机器人软件和硬件的基本组成讲解 | 演讲授课法、互动探究法 | 学生平时学习表现、参与课堂讨论等 | 20分钟3 | 机器人编程语言和程序的基本操作 | 演讲授课法、实践训练法 | 学生平时学习表现、参与课堂讨论、程序设计难度等 | 40分钟4 | 团队合作完成机器人编程任务 | 实践训练法、团队协作法 | 老师对程序设计难度、程序执行效果和团队协作情况进行评估 | 60分钟教学过程设计：1. 活动一：机器人编程基本概念讲解1.1 老师向学生介绍机器人编程的相关知识，重点强调机器人编程思维能力在科技教育中的作用；1.2 老师通过互动问答、小组讨论等方式，引导学生思考机器人编程和机器人行动的关系；1.3 老师详细讲解机器人编程中的基本概念，如算法、条件语句、循环语句等；1.4 学生在课堂中积极参与，并记录相关知识点。
机电一体化技术 第2版 第八章 工业机器人
8.2.3 工业机器人编程
（1）在线示教-在现场直接对操作对象进行的一种 编程方法，常用的有：
1）人工引导示教。由有经验的操作人员移动 机器人的末端执行器，计算机记忆各自由度的运动 过程。
2）辅助装置示教。对一些人工难以牵动的机器 人，例如一些大功率或高减速比机器人，可以用特 别的辅助装置帮助示教。
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8.1.2 工业机器人的基本组成及机能
工业机器人应具有运动机能、思维控制机能和检测 机能三大机能，如图8-1所示。
图8-1 机器人机能
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8.1.3 工业机器人的主要技术参数
1）自由度。 自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数
目，不包括末端执行器的开合自由度。机器人自由度 越多，其动作越灵活，适应性越强，但结构也相应越 复杂。一般具有3～6个自由度即能满足工作要求。 2）定位精度和重复定位精度。
8.2.3 工业机器人编程
图8-11 虚拟示教器和虚拟机器人
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图8-2 ABB品牌IRB260机器人作业范围示意图
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8.1.3 工业机器人的主要技术参数
4）最大运动速度。 它与机器人握取重量、定位精度等参数有密
切关系，同时也直接影响机器人的运动周期。 5）承载能力。
承载能力是指机器人在作业范围内的任何位 姿上所能承受的最大质量。
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8.1 工业机器人概述
8.1.1 工业机器人分类 按控制方式分为以下四类： 1）顺序型。这类机器人拥有规定的程序动作控制系 统。 2）沿轨迹作业型。这类机器人执行某种移动作业， 如焊接、喷漆等。 3）远距作业型。比如在月球上自动工作的机器人。 4）智能型。这类机器人具有感知、适应及思维和人 机通信机能；
工业机器人技术第八章机器人编程 robot_programming
误差校正 一 ，基准点方法。精度不高。 二 ，传感器反馈。精度教高。
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8.4 机器人的离线编程
3.机器人离线编程仿真系统HOLPSS
（5）要有良好的编程环境 ◆在线修改和立即重新启动。 ◆传感器的输出和程序追踪。 ◆仿真。
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8.1 机器人编程要求与语言类型
1.对机器人编程的要求 （6）需要人机接口和综合传感信号
人机间进行信息交换，及时处理故障。 可根据传感器信号来控制程序的流程。
三类传感器： ◆位置检测 ◆力觉和触觉 ◆视觉
另，减小仿真与实际间误差。
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8.4 机器人的离线编程
2.机器人离线编程系统的结构
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8.4 机器人的离线编程
2.机器人离线编程系统的结构 （1）用户接口：
两个接口，用于示教编程及语言编程。 重要部分：机器人语言。
对机器人系统进行图形编辑。
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8.4 机器人的离线编程
1.机器人离线的特点和主要内容 优点：
（1）减少机器人非工作时间。 （2）使编程者远离危险。 （3）使用范围广。 （4）便于和CAD/CAM系统结合。 （5）可使用高级编程语言对复杂任务进行编程。 （6）便于修改机器人程序。
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描述水平决定了编程语言水平。 利用空间关系说明物体形态。
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2 机器人离线编程系统的结构
机器人离线编程系统主要由用户接口、机器人系统构型、运动学计算、 机器人离线编程系统主要由用户接口、机器人系统构型、运动学计算、 轨迹规划、动力学仿真、平行操作、传感器仿真、通讯接口和误差校正9部 轨迹规划、动力学仿真、平行操作、传感器仿真、通讯接口和误差校正 部 分组成。 分组成。
⑦传感器的仿真 • 在离线编程系统中，对传感器进行构型以及能对装有传感器的机器人 的误差校正进行仿真是很重要的。 • 传感器主要分局部的和全局的两类 ·局部传感器有力觉、触觉和接近觉等传感器 ·全局传感器有视觉等传感器 • 传感器功能可以通过几何图形仿真获取信息 ·如触觉 触觉，为了获取有关接触的信息，可以将触觉阵列的几何模型分 触觉 解成一些小的几何块阵列，然后通过对每一几何块和物体间干涉 的检查，并将所有和物体发生干涉的几何块用颜色编码，通过图 形显示可以得到接触的信息。 ·力觉 力觉传感器除了要检验力传感器的几何模型和物体间的相交外，还 力觉 需计算出二者相交的体积，根据相交体积的大小可以定量地表征 出实际力传感器所测力和数值。
§ 8.2
机器人语言系统结构和基本功能
8.2.1 机器人语言系统的结构
• 机器人语言系统的结构 ·包含语言本身和处理系统 ·支持机器人编程、控制 ·支持与外围设备、传感器 和机器人接口 ·支持和计算机系统的通信 ·包括三个基本的操作状态 • 监控状态 • 编辑状态 • 执行状态
图8-1 机器人语言系统
§ 8.4
机器人的离线编程
1 机器人离线编程的特点和主要内容
随着机器人应用范围的扩大和所完成任务复杂程度的提高， 随着机器人应用范围的扩大和所完成任务复杂程度的提高，示教方 式编程已很难满足要求 机器人离线编程系统利用计算机图形学建立机器人及其工作环境的 模型，再利用规划算法通过对图形的控制和操作， 模型，再利用规划算法通过对图形的控制和操作，在离线的情况下进行 轨迹规划
3 IML语言 IML语言 由日本九州大学开发， ★由日本九州大学开发，是一种着眼于末端执行器动作进行编程的 动作级语言 ★数据类型有标量 、矢量和逻辑型数据 ★用直角坐标系来描述机器人和目标物体的位姿 • 固定在机器人上的机座坐标系 • 固定在操作空间的工作坐标系
★命令以指令形式给出，由解释程序来解释 命令以指令形式给出，
2 SIGLA语言 SIGLA语言 由意大利OLIVETTI公司研制的非文本型类语言 ★由意大利 公司研制的非文本型类语言 可在RAM大于 的微型计算机上执行也可事先固化在 大于8k的微型计算机上执行也可事先固化在 ★可在 大于 的微型计算机上执行也可事先固化在PROM中 中 ★多个指令字为用户提供了定义机器人任务的能力 • 在SIGMA型机器人上，装配任务常由若干子任务组成 • 设计了32个指令定义字完成对子任务的描述及将子任务进行相 应的组合 ★指令定义字的要求 · 描述各种子任务 · 将各子任务组合起来成为可执行的任务 ★指令定义字的分类 · 输入输出指令 · 逻辑指令 · 几何指令 · 调子程序指令 · 逻辑联锁指令 · 编辑指令
③运动学计算 • 分为运动学正解和运动学反解两部分 ·正解是给出机器人运动参数和关节变量来计算末端位姿 ·反解则是由给定的末端位姿计算相应的关节变量值 • 就运动学反解而言，离线编程系统与机器人控制柜的联系有两种选择 ·用离线编程系统代替机器人控制柜的逆运动学，将机器人关节坐标 值通讯给控制柜 ·将笛卡儿坐标值输送给控制柜，由控制柜提供的逆运动学方程求解 机器人的形态 ④轨迹规划 • 规划的两种类型 ·自由移动（仅由初始状态和目标状态定义） ·依赖于轨迹的约束运动 • 约束运动受到路径、运动学和动力学约束 • 自由移动没有约束条件 • 轨迹规划器接受路径设定和约束条件的输入，并输出起点和终点之间 按时间排列的中间形态序列，它们可用关节坐标或笛卡儿坐标表示 • 轨迹规划器采用轨迹规划算法
⑤动力学仿真 • 当机器人跟踪期望的运动轨迹时，如果所产生的误差在允许范围内， 则离线编程系统可以只从运动学的角度进行轨迹规划，而不考虑机器 人的动力学特性。但是，如果机器人工作在高速和重负载的情况下， 则必须考虑动力学特性，以防止产生比较大的误差。 • 快速有效地建立动力学模型是机器人实时控制及仿真的主要任务之一 • 从计算机软件设计的观点看，动力学模型的建立分为三类 ·数字法 ·符号法 ·解析（数字—符号）法 ⑥并行操作 • 定义 并行操作是在同一时刻对多个装置工作进行仿真的技术 • 目的 提供对不同装置工作过程进行仿真的环境 • 工作原理 ·在执行过程中，首先对每一装置分配并联和串联存储器 ·如果可以分配几个不同处理器共一个并联存储器，则可使用并行处 理，否则应该在各存储器中交换执行情况，并控制各工作装置的 运动程序的执行时间
表8-1 国外主要的机器人编程语言
表8.2 国外主要的机器人语言
表8-1 国外主要的机器人编程语言（续）
1 VAL语言 VAL语言 由美国Unimation公司推出 ★由美国 公司推出 是在BASIC语言的基础上扩展的机器人语言 ★是在 语言的基础上扩展的机器人语言 ★适用于机器人两级控制系统 主要用于PUMA机器人、UNIMATE 2000和NIMATE 4000系列机 机器人、 ★主要用于 机器人 和 系列机 器人 ★VAL语言的主要特点 语言的主要特点 • 编程方法和全部指令适用性广 • 指令简明 • 指令及功能均可扩展 • 可调用子程序组成复杂操作控制 • 可连续实时计算和产生机器人控制指令，实现人机交联
8.2.2机器人编程语言的基本功能 机器人编程语言的基本功能
1
运算 在作业过程中执行的规定运算能力是机器人控制系统最重要的能力之
一。 2 决策 机器人系统能够根据传感器输入信息做出决策，而不必执行任何运算。 3 通讯 人和机器能够通过许多不同方式进行通讯。 4 机械手运动
可用许多不同方法来规定机械手的运动。
• 使用者定义的用户指令 • 系统提供的基本指令 用户利用该语言给出机器人的工作点、操作路线， ★用户利用该语言给出机器人的工作点、操作路线，或给出目标物 体的位置、姿态， 体的位置、姿态，直接操纵机器人 ★ IML语言还具有的特征 语言还具有的特征 • 描述往返运作可以不用循环语句 • 可以直接在工作坐标系内使用 • 能把要示教的轨迹（末端执行器位姿向量的变化）定义成 指令，加入到语言中。所示教的数据还可以用力控制方式 再现出来。
图8-2 机器人离线编程系统框图
①用户接口 工业机器人一般提供两个用户接口 ·用于示教编程，可以用示教盒直接编制机器人程序。 ·用于语言编程，即用机器人语言编制程序，使机器人完成给定的任务 ②机器人系统的三维构型 构型的三种主要方式 ·结构立体几何表示 ·扫描变换表示 ·边界表示 边界表示最便于形体在计算机内表示、运算、修改和显示 边界表示 结构立体几何表示所覆盖的形体种类较多 结构立体几何表示 扫描变换表示则便于生成轴对称的形体 扫描变换表示 机器人系统的几何构型大多采用这三种形式的组合
工具指令 一个工具控制指令通常是由闭合某个开关或继电器而开始触发的， 而继电器又可能把电源接通或断开，以直接控制工具运动，或者送出一 个小功率信号给电子控制器，让后者去控制工具。 6 传感数据处理 用于机械手控制的通用计算机只有与传感器连接起来，才能发挥其全 部效用。
5
§8.3 常用的机器人编程语言
AL语言 4 AL语言 ★由美国斯坦福大学人工智能实验室开发 ★原设计用于有传感反馈的多个机器手并行或协同控制的编程 系统硬件应包括后台计算机、 ★AL系统硬件应包括后台计算机、控制计算机和多台在线微型计算机 系统硬件应包括后台计算机 ★基本功能语句 • 标量（SCALAR） • 向量（VECTOR） • 旋转（ROT） • 坐标系（FRAME） • 变换（TRANS） • 块结构形式 • 运动语句（MOVE） • 手的开合运动（OPEN，CLOSE） • 两物体结合的操作（AFFIX，UNFIX） • 力觉的处理功能 • 力的稳定性控制 • 同时控制多台机械手的运动语句（COBEGIN，COEND ） • 可使用子程序及数组（PROCEDURE，ARRAY） • 可与VAL语言进行信息交流
表8-2示教编程和离线编程两种方式的比较
★离线编程的优点
• 可减少机器人非工作时间，当对下一个任务进行编程时，机器人仍可 在生产线上工作 • 使编程者远离危险的工作环境 • 使用范围广，可以对各种机器人进行编程 • 便于和CAD/CAM系统结合做到CAD/CAM/机器人一体化 • 可使用高级计算机编程语言对复杂任务进行编程 • 便于修改机器人程序 ★离线编程系统的主要内容 • 机器人工作过程的知识 • 机器人和工作环境三维实体模型 • 机器人几何学、运动学和动力学知识 • 基于图形显示和可进行机器人运动图形仿真的关于上述内容的软件系 统 • 轨迹规划和检查算法 • 传感器的接口和仿真，以用传感器信息进行决策和规划 • 通讯功能，进行从离线编程系统所生成的运动代码到各种机器人控制 柜的通讯 • 用户接口，提供有效的人机界面，便于人工干预和进行系统的操作
·终端执行器级编程
2 终端执行器级编程是一种在作业空间内直角坐标系里工作的编 程方法。 对象级编程语言 对象级语言解决了动作级语言的不足，它是描述操作物体间关 系使机器人动作的语言，即是以描述操作物体之间的关系为中心的 语言，这类语言有AML，AUTOPASS等。 AUTOPASS是一种用于计算机控制下进行机械零件装配的自动编程 系统，这一编程系统面对作业对象及装配操作而不直接面对装配机 器人的运动。
第八章
机器人编程
机器人的主要特点之一是其通用性，使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到机器人语言。 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 动作的描述，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。