中职高教版《机器人技术与应用》第4章 第四节 机器人编程课件

2023/5/22 1 第四节 机器人编程 机器人编程是机器人控制的最关键问题之一，是机器人运动和控制的结合点，是实现人和机器人通讯的主要手段和方法。编程系统的核心问题是操作运动控制问题。 机器人系统的编程能力决定了具体的机器人使用功能的灵活性和智能控制程度。机器人的工作能力基本上是由其软件系统决定的。 2023/5/22 2 一、机器人编程语言的类型 动作级编程语言 动作级语言是以机器人的运动作为描述中心，通常由使机器人从一个位置到另一个位置的一些列命令组成。动作级语言的每一个命令（指令）对应于一个动作。 如：Move to A，这是一种基本的语句形式。 代表：VAL语言 优点：语句简单、便于编程 缺点：不能进行复杂的数学运算，不能接受传感器信息。 2023/5/22 3 一、机器人编程语言的类型 对象级编程语言 它是描述操作物体间关系使机器人动作的语言，即以描述操作物体之间的关系为中心的语言。 代表：AML，AUTOPASS等 特点： ⑴运动控制 具有与动作级语言一样的功能； ⑵处理器传感器信息 利用传感器信号进行控制、监督以及修改和更新环境模型； ⑶通信和数字运算 能方便地和计算机的数据文件进行通信，数字计算功能强，可以进行浮点计算； ⑷具有很好的扩展性 用户可以根据实际需要，扩展语言的功能，如增加指令等。 2023/5/22 4 一、机器人编程语言的类型 对象级编程语言 作业对象级编程语言以近似自然语言的方式描述作业对象的状态变化。 功能： ⑴根据作业对象的几何形状确定抓取位姿； ⑵各种感受信息的获取及综合应用； ⑶作业空间内各种事物状态的实时感受及其处理 ⑷障碍回避； ⑸和其他机器人及附属设备之间的通讯与协调。 这种语言的代表是IBM公司在70年代后期针对装配机器人开发出的AUTOPASS语言。 2023/5/22 5 一、机器人编程语言的类型 任务级编程语言 任务级语言是比较高级的机器人语言，使用者可对工作任务所要求达到的目标直接下命令，不需要规定机器人所做的每一个动作细节。用户按某种原则给出最初的环境模型和最终工作的状态，机器人可自动进行推理、计算，最后自动生成机器人的动作。 2023/5/22 6 二、机器人语言系统的结构 2023/5/22 7 二、机器人语言系统的结构 机器人语言控制系统包括三个操作状态： ①监控状态：用来进行整个系统的监控。在监控状态，操作者可以用示教盒定义机器入在空间的位置，设置机器人的运动速度，存储和调出程序等。 ②编辑状态：提供操作者编写程序或编辑程序。尽管不同语言的编辑操作不同，但一般均包括：写入指令、修改或删去指令以及插人指令等。 ③执行状态：用来执行机器人程序的。 2023/5/22 8 三、机器人编程语言的基本功能 运算：在机器人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功能之一。包括：机械手运动求解及逆解。 决策：机器人系统根据传感器输人信息作出决策，而不必执行任何运算。 通讯：机器人系统与操作人员之间的通讯能力，机器人要求操作人员提供信息、操作者告诉机器人下一步该干什么，以及让操作者知道机器人打算干什么。 如：信息灯、打印机、图形显示屏、语言合成器等 2023/5/22 9 三、机器人编程语言的基本功能 机械手运动：用机器人语言描述机器人运动的序列。 工具指令：实现对工具功能的控制. 传感器数据处理：用于处理传感器接受到的信息。 2023/5/22 10 四、常用的机器人编程语言 语言名称 国家 研究单位 简要说明 AL 美 Stanford AI Lab 机器人动作及对象描述 AUTPASS 美 IBM 组装机器人用语言 LAMA-S 美 MIT 高级机器人语言 VAL 美 Unimation公司 PUMA机器人语言 IML 日 九州大学 动作级机器人语言 2023/5/22 11 四、常用的机器人编程语言 VAL语言 该语言是在BASIC语言的基础上扩展的机器人语言，它具有BASIC式的机构。 语言的主要特点是： ⑴编程方法和全部指令可用于多种计算机控制的机器人。 ⑵指令简明，指令语句由指令字及数据组成，实时及离线编程均可应用。 ⑶指令及功能均可扩展，可用于装配线及制造过程控制。 ⑷可调用子程序组成复杂操作控制。 ⑸可连续实时计算，迅速实现复杂运动控制；能连续产生机器人控制指令现人机交联。 2023/5/22 12 四、常用的机器人编程语言 VAL语言 VAL语言包括监控指令和程序指令两部分： ⑴监控指令 ①定义位置、位姿 POINT 终端位置、姿势的齐次变换或以关节位置表示的精确点位赋值。 DPOINT 取消位置、姿势齐次变换或精确点位的已赋值。 HERE 定义位置、姿势的现值。 WHERE 显示机