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。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。早期的機(jī)器人由于功能單一，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)。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，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。下面就來(lái)了解一下常見(jiàn)的機(jī)器人編程語(yǔ)言吧！
　　
　　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，主要配置在PUMA和UNIMATION等型機(jī)器人上，是一種的動(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，所以與BASIC語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)很相似。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)。上位機(jī)為L(zhǎng)SI-11/23，編程在上位機(jī)中進(jìn)行，上位機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)的管理；下位機(jī)為6503微處理器，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。
　　
　　VAL語(yǔ)言命令簡(jiǎn)單、清晰易懂，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)；可以在在線和離線兩種狀態(tài)下編程，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，能連續(xù)生成機(jī)器人的控制信號(hào)，可以與操作者交互地在線修改程序和生成程序；VAL語(yǔ)言包含有一些子程序庫(kù)，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；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、系統(tǒng)命令和編程語(yǔ)言三個(gè)部分。
　　
　　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。在輸入過(guò)程中可修改、編輯、生成程序，zui后保存到存儲(chǔ)器中。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、程序和數(shù)據(jù)列表、程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、系統(tǒng)狀態(tài)設(shè)置和控制、系統(tǒng)開(kāi)關(guān)控制、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。
　　
　　二、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)，分別為位置及姿態(tài)定義指令、程序編輯指令、列表指令、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。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、姿態(tài)的齊次變換或以關(guān)節(jié)位置表示的點(diǎn)位賦值。
　　
　　其格式有兩種：
　　
　　POINT<變量>[=<變量2>…<變量n>]
　　
　　或POINT<點(diǎn)>[=<點(diǎn)2>]
　　
　　例如：
　　
　　POINTPICK1=PICK2
　　
　　指令的功能是置變量PICK1的值等于PICK2的值。
　　
　　又如：
　　
　　POINT#PARK
　　
　　是準(zhǔn)備定義或修改點(diǎn)PARK。
　　
　　DPOINT指令：刪除包括點(diǎn)或變量在內(nèi)的任意數(shù)量的位置變量。
　　
　　HERE指令：此指令使變量或點(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。
　　
　　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。
　　
　　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軸線的交點(diǎn)處，方向沿固定軸的方向。
　　
　　格式：
　　
　　BASE[<dX>]，[<dY>]，[<dZ>]，[<Z向旋轉(zhuǎn)方向>]
　　
　　例如：
　　
　　BASE300，–50，30
　　
　　是重新定義基準(zhǔn)坐標(biāo)系的位置，它從初始位置向X方向移300，沿Z的負(fù)方向移50，再繞Z軸旋轉(zhuǎn)了30°。
　　
　　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)名字的程序，可以被編輯程序的起始行號(hào)。其格式為
　　
　　EDIT[<程序名>]，[<行號(hào)>]
　　
　　如果沒(méi)有行號(hào)，則從程序的*行開(kāi)始編輯；如果沒(méi)有程序名，則上次zui后編輯的程序被響應(yīng)。
　　
　　用EDIT指令進(jìn)入編輯狀態(tài)后，可以用C、D、E、I、L、P、R、S、T等命令來(lái)進(jìn)一步編輯。如：
　　
　　C命令：改變編輯的程序，用一個(gè)新的程序代替。
　　
　　D命令：刪除從當(dāng)前行算起的n行程序，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。
　　
　　I命令：將當(dāng)前指令下移一行，以便插入一條指令。
　　
　　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，在該模式下，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。
　　
　　LISTL指令：功能是顯示任意個(gè)位置變量值。
　　
　　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。
　　
　　STOREP指令：功能是在的磁盤(pán)文件內(nèi)存儲(chǔ)的程序。
　　
　　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。
　　
　　LOADP指令：功能是將文件中的程序送入內(nèi)存。
　　
　　LOADL指令：功能是將文件中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)中的文件。
　　
　　COMPRESS指令：只用來(lái)壓縮磁盤(pán)空間。
　　
　　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。
　　
　　EXECUTE指令：此指令執(zhí)行用戶(hù)的程序n次，n可以從–32768到32767，當(dāng)n被省略時(shí)，程序執(zhí)行一次。
　　
　　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、急停或運(yùn)行錯(cuò)誤后，自下一步起繼續(xù)執(zhí)行程序。
　　
　　RETRY指令：指令的功能是在某一步出現(xiàn)運(yùn)行錯(cuò)誤后，仍自那一步重新運(yùn)行程序。
　　
　　SPEED指令：指令的功能是程序控制下機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度，其值從0.01到327.67，一般正常速度為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。
　　
　　STATUS指令：用來(lái)顯示用戶(hù)程序的狀態(tài)。
　　
　　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)、關(guān)系統(tǒng)硬件。
　　
　　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。
　　
　　DONE：此指令停止監(jiān)控程序，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、MOVE、MOVEI、MOVES、DRAW、APPRO、APPROS、DEPART、DRIVE、READY、OPEN、OPENI、CLOSE、CLOSEI、RELAX、GRASP及DELAY等。
　　
　　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，部分指令表示機(jī)器人手爪的開(kāi)合。例如：
　　
　　MOVE#PICK！
　　
　　表示機(jī)器人由關(guān)節(jié)插值運(yùn)動(dòng)到PICK所定義的位置。“！”表示位置變量已有自己的值。
　　
　　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，運(yùn)動(dòng)中若手為伺服控制，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)到的開(kāi)度。
　　
　　2)機(jī)器人位姿控制指令
　　
　　這些指令包括RIGHTY、LEFTY、ABOVE、BELOW、FLIP及NOFLIP等。
　　
　　3)賦值指令
　　
　　賦值指令有SETI、TYPEI、HERE、SET、SHIFT、TOOL、INVERSE及FRAME。
　　
　　4)控制指令
　　
　　控制指令有GOTO、GOSUB、RETURN、IF、IFSIG、REACT、REACTI、IGNORE、SIGNAL、WAIT、PAUSE及STOP。
　　
　　其中GOTO、GOSUB實(shí)現(xiàn)程序的無(wú)條件轉(zhuǎn)移，而IF指令執(zhí)行有條件轉(zhuǎn)移。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，程序轉(zhuǎn)到標(biāo)識(shí)符的行去執(zhí)行，否則接著下一行執(zhí)行。關(guān)系表達(dá)式有EQ(等于)、NE(不等于)、LT(小于)、GT(大于)、LE(小于或等于)及GE(大于或等于)。
　　
　　5)開(kāi)關(guān)量賦值指令
　　
　　指令包括SPEED、COARSE、FINE、NONULL、NULL、INTOFF及INTON。
　　
　　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，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。
　　
　　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)，如取旋具，在螺釘上料器上取螺釘A，搬運(yùn)螺釘A，定位螺釘A，裝入螺釘A，緊固螺釘?shù)?。編程時(shí)預(yù)先編制子程序，然后用子程序調(diào)用的方式來(lái)完成。
　　
　　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，由日本九州大學(xué)開(kāi)發(fā)而成。IML語(yǔ)言的特點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，能人機(jī)對(duì)話，適合于現(xiàn)場(chǎng)操作，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。
　　
　　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)。坐標(biāo)系分兩種，一種是機(jī)座坐標(biāo)系，一種是固連在機(jī)器人作業(yè)空間上的工作坐標(biāo)系。語(yǔ)言以指令形式編程，可以表示機(jī)器人的工作點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)軌跡、目標(biāo)物的位置及姿態(tài)等信息，從而可以直接編程。往返作業(yè)可不用循環(huán)語(yǔ)句描述，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。
　　
　　IML語(yǔ)言的主要指令有：運(yùn)動(dòng)指令MOVE、速度指令SPEED、停止指令STOP、手指開(kāi)合指令OPEN及CLOSE、坐標(biāo)系定義指令COORD、軌跡定義命令TRAJ、位置定義命令HERE、程序控制指令I(lǐng)F…THEN、FOREACH語(yǔ)句、CASE語(yǔ)句及DEFINE等。
　　
　　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，它是在WAVE的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的，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)。它的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)類(lèi)似于PASCAL語(yǔ)言，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，如可以同步操作、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。
　　
　　運(yùn)行VA語(yǔ)言的系統(tǒng)硬件環(huán)境包括主、從兩級(jí)計(jì)算機(jī)控制，如圖所示。主機(jī)為PDP-10，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，實(shí)時(shí)接口負(fù)責(zé)主、從機(jī)之間的接口連接，裝載器負(fù)責(zé)分配程序。從機(jī)為PDP-11/45。
　　
　　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；從機(jī)接受主機(jī)發(fā)出的動(dòng)作規(guī)劃命令，進(jìn)行軌跡及關(guān)節(jié)參數(shù)的實(shí)時(shí)計(jì)算，zui后對(duì)機(jī)器人發(fā)出具體的動(dòng)作指令。
　　
　　二、AL語(yǔ)言的編程格式
　　
　　(1)程序BEGIN開(kāi)始，由END結(jié)束。
　　
　　(2)語(yǔ)句與語(yǔ)句之間用分號(hào)隔開(kāi)。
　　
　　(3)變量先定義說(shuō)明其類(lèi)型，后使用。變量名以英文字母開(kāi)頭，由字母、數(shù)字和下畫(huà)線組成，字母大、小寫(xiě)不分。
　　
　　(4)程序的注釋用大括號(hào)括起來(lái)。
　　
　　(5)變量賦值語(yǔ)句中如所賦的內(nèi)容為表達(dá)式，則先計(jì)算表達(dá)式的值，再把該值賦給等式左邊的變量。
　　
　　三、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，可以進(jìn)行加、減、乘、除和指數(shù)運(yùn)算，也可以進(jìn)行三角函數(shù)、自然對(duì)數(shù)和指數(shù)換算。
　　
　　(2)向量(vector)——與數(shù)學(xué)中的向量類(lèi)似，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)。用ROT變量表示旋轉(zhuǎn)變量時(shí)帶有兩個(gè)參數(shù)，一個(gè)代表旋轉(zhuǎn)軸的簡(jiǎn)單矢量，另一個(gè)表示旋轉(zhuǎn)角度。
　　
　　(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)。
　　
　　(5)變換(trans)——用來(lái)進(jìn)行坐標(biāo)變換，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。
　　
　　四、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。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。
　　
　　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，在程序中已預(yù)先。
　　
　　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。語(yǔ)句AFFIX為兩物體結(jié)合的操作，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，執(zhí)行語(yǔ)句
　　
　　AFFIXBEAM_BORETOBEAM
　　
　　后兩個(gè)坐標(biāo)系就附著在一起了，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。
　　
　　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。
　　
　　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，則立即命令機(jī)械手停止運(yùn)動(dòng)。