机器人学基础 第8章 机器人编程 蔡自兴

Off-Line Programming of Robots
Summary
Ch.8 Robot Programming
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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；
(b) State B
(Block1-face1 AGAINST Table) (Block1-face3 AGAINST Block2-face1) (Block2-face3 AGAINST Block3-face1)
8.1 Requirements and Types of Robot Programming Languages
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
Leabharlann Baidu13
Contents
Requirements and Language Types to Robot Programming Structure and Basic Functions of Robot Language System Commonly-Used Language for Robot Programming
World modeling
{Pin-grasp} z z {Fixture} y x x x y y z {Feeder}
z {Table} y x
8.1 Requirements and Types of Robot Programming Languages
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8.1.1 Requirements to Robot Programming
8
8.1.1 Requirements to Robot Programming
Motion specification 例. 机械手运动如下：(1)移至位置“goal1”；(2)再以 直线移至位置“goal2”；(3)不停顿地移动经过 “via1”，到达停止位置“goal3”。 用VAL-II语言： move goal1 moves goal2 move via1 move goal3 用AL语言（控制机械手garm）： move garm to goal1; move garm to goal2 linearly; move garm to goal3 via via1;
2 3 4 5 6 7 8 9
语言名称 AL
AUTOPASS LAMA-S VAL ARIL WAVE DIAL RPL TEACH
国家 美
美 美 美 美 美 美 美 美
研究单位 Stanford AI Lab.
IBM Watson Research Lab. MIT Unimation公司 AUTOMATIC公司 Stanford AI Lab. Charles Stark Draper Lab. Stanford RI Int. Bendix Corporation
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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；

包含断点调试功能，以及典型的编程支持（如文本编辑、调试程 序和文件系统等）。
Sensor integration

在编程和作业过程中，应便于人与机器人之间进行信息交换。
能与传感器进行信息交互，以此来控制程序的流程。
8.1 Requirements and Types of Robot Programming Languages
Ch.8 Robot Programming
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Contents
Requirements and Language Types to Robot Programming Structure and Basic Functions of Robot Language System Commonly-Used Language for Robot Programming
Programming environment 要有良好的编程环境
Sensor integration 需要人机接口和综合传感信号
8.1 Requirements and Types of Robot Programming Languages
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8.1.1 Requirements to Robot Programming
Ch.8 Robot Programming
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8.1 Requirements to Robot Programming & Type of Languages 机器人编程要求和语言类型
8.1.1 Requirements to Robot Programming 对机器人编程的要求
World modeling 能够建立世界模型 Task specification 能够描述机器人的作业 Motion specification 能够描述机器人的运动 Flow of execution 允许用户规定执行流程
Interpolated Calculation of Joint Trajectories
Planning of Cartesian Path Trajectories
Real Time Generation of Planning Trajectories
Fundamentals of Robotics
8.2 Structure and Basic Functions of A Robot Programming System
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8.2.2 Basic Functions of Robot Programming Languages 机器人编程语言的基本功能
运算(Calculation)：是机器人最重要的功能之一。包括机 器人的正解、逆解、坐标变换及矢量运算等。 机械手运动(Motion of Robot Manipulators)：是机器人最 基本的功能。机器人语言用最简单的方法向各关节伺服 装置提供一系列关节位置及姿态信息，由伺服系统实现 运动。 工具指令(Tool Instruction)：包括工具种类及工具号的选 择、工具参数的选择及工具的动作(工具的开关、分合)。
8.2 Structure and Basic Functions of A Robot Programming System
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8.2.2 Basic Functions of Robot Programming Languages
决策(Decision)：是指机器人根据作业空间范围内的传感 信息而做出的判断决策。这种决策功能一般由条件转移 指令实现。 通信(Communication)：即机器人系统与操作人员的各式 通信，包括机器人向操作人员要求信息和操作人员知道 机器人的状态、机器人的操作意图等。 传感数据处理(Sensor Data Processing)：机器人只有与传 感器连接起来才能具有感知能力，具有某种智能。传感 器输入和输出信号的形式、性质及强弱不同，往往需要 进行大量的复杂运算和处理。
机器人学基础
第八章 机器人编程
Ch.8 Robot Programming
中南大学 蔡自兴，谢 斌 zxcai, xiebin@mail.csu.edu.cn 2010
Fundamentals of Robotics
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Review
General Considerations in Trajectory Planning
2
Questions
According to level of task description, how many categories can robot programming languages be split into? List out several commonly used robot programming languages. Comparison between off-line programming and teach by showing.
Off-line programming (离线编程)

在专门的软件环境支持下用专用或通用程序，在离线情况下 进行机器人轨迹规划编程
8.1 Requirements and Types of Robot Programming Languages
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Teach by showing
8.1 Requirements and Types of Robot Programming Languages
Off-Line Programming of Robots
Summary
Ch.8 Robot Programming
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8.2 Structure & Basic Functions of Robot Programming System 机器人语言系统的结构和基本功能
8.2.1 Structure of A Robot Programming System 机器人语言系统的结构
Off-Line Programming of Robots
Summary
Ch.8 Robot Programming
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Ch.8 Robot Programming
机器人编程语言是一种程序描述语言，它能十分简洁 地描述工作环境和机器人的动作，能把复杂的操作内 容通过尽可能简单的程序来实现。 机器人编程语言也和一般的程序语言一样，应当具有 结构简明、概念统一、容易扩展等特点。 由于机器人的控制装置和作业要求多种多样，国内外 尚未制订统一的机器人控制代码标准，所以编程语言 也是多种多样的。
Task specification
{face 3}
{Block 2}
{Block 3}
{face 1}
{Block 1}
{Block 2} {Block 1}
{Table}
{Block 3}
{Table}
State A (a)
(Block1-face1 AGAINST Table) (Block1-face3 AGAINST Block2-face1) (Block3-face1 AGAINST Table)
8.2 Structure and Basic Functions of A Robot Programming System
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Contents
Requirements and Language Types to Robot Programming Structure and Basic Functions of Robot Language System Commonly-Used Language for Robot Programming
商用的机器人语言
由AL语言演变而来的VAL语言 日本九州大学开发的IML语言 IBM公司开发的AML语言等。
8.3 Commonly Used Robot Programming Languages
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8.3 Commonly Used Robot Programming Languages
序号 1
8.1 Requirements and Types of Robot Programming Languages
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8.1.1 Requirements to Robot Programming
Flow of execution

允许用户执行测试、分支、循环、调用子程序以及中断等流程。
Programming environment
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8.1.2 Types of Robot Programming 机器人编程的类型
根据编程方式，机器人编程可以分为：
Teach by showing (示教编程)

手把手示教

示教盒示教
Robot programming languages (机器人语言编程)

用专用的或通用的机器人语言来描述机器人的动作轨迹