机器人技术 教学课件 作者 张玖 第6章机器人编程语言.ppt

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1、第6章机器人控制系统6.1机器人编程要求与语言类型6.2机器人语言系统结构和基本功能6.3常用机器人编程语言6.4机器人的离线编程6.1机器人编程要求与语言类型6.1.1对机器人编程的要求1.能够建立世界模型（worldmodel）2.能够描述机器人的作业3.能够描述机器人的运动4.允许用户规定执行流程5.要有良好的编程环境6.需要人机接口和综合传感信号6.1.2机器人编程语言的类型机器人语言尽管有很多分类方法，但根据作业描述水平的高低，通常可分为三级：（1）动作级；（2）对象级；（3）任务级。1.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，通常由指挥夹手从一

2、个位置到另一个位置的一系列命令组成。动作级语言的每一个命令（指令）对应于一个动作。动作级语言的代表是VAL语言，它的语句比较简单，易于编程。动作级语言的缺点是不能进行复杂的数学运算，不能接受复杂的传感器信息，仅能接受传感器的开关信号，并且和其他计算机的通信能力很差。VAL语言不提供浮点数或字符串，而且子程序不含自变量。（1）关节级编程关节级编程程序给出机器人各关节位移的时间序列。（2）终端执行器级编程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。2.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

3、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。3.任务级编程语言任务级语言是比较高级的机器人语言，这类语言允许使用者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的细节。只要按某种原则给出最初的环境模型和最终工作状态，机器人可自动进行推理、计算，最后自动生成机器人的动作。任务级语言的概念类似于人工智能中程序自动生成的概念。任务级机器人编程系统能够自动执行许多规划任务。6.2机器人语言系统结构和基本

4、功能6.2.1机器人语言系统的结构机器人语言系统如图所示，它能够支持机器人编程、控制，以及与外围设备、传感器和机器人接口；同时还能支持和计算机系统的通信。机器人语言操作系统包括三个基本的操作状态：（1）监控状态；（2）编辑状态；（3）执行状态。6.2.2机器人编程语言的基本功能基本功能包括运算、决策、通讯、机械手运动、工具指令以及传感器数据处理等。许多正在运行的机器人系统，只提供机械手运动和工具指令以及某些简单的传感数据处理功能。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。

5、3.通讯机器人系统与操作人员之间的通讯能力。4.机械手运动可用许多不同方法来规定机械手的运动。5.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。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。6.3常用的机器人编程语言6.3.1VAL语言1.VAL语言及特点VAL语言是美国Unimation公司于1979年推出的一种机器人编程语言，主要配置在PUMA和UNIMATION等型机器人上，是一种专用的动作类描述语言。（1）VAL语言系统VAL语言系统包括文本编辑、系统命令和编程语言三个部分。在文本编辑状态下可以通过键盘输

6、入文本程序，也可通过示教盒在示教方式下输入程序。系统命令包括位置定义、程序和数据列表、程序和数据存储、系统状态设置和控制、系统开关控制、系统诊断和修改。编程语言把一条条程序语句转换执行。（2）VAL语言的主要特点1）编程方法和全部指令可用于多种计算机控制的机器人。2）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。3）指令及功能均可扩展，可用于装配线及制造过程控制。4）可调用子程序组成复杂操作控制。5）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，同时实现人机交联。2.VAL语言的指令VAL语言包括监控指令和程序指令两种。其中监控指令有六

7、类，分别为位置及姿态定义指令、程序编辑指令、列表指令、存储指令、控制程序执行指令和系统状态控制指令。（1）监控指令1)位置及姿态定义指令POINT指令：执行终端位置、姿态的齐次变换或以关节位置表示的精确点位赋值。格式：POINT<变量>[=<变量2>…<变量n>]或POINT<精确点>[=<精确点2>]DPOINT指令：删除包括精确点或变量在内的任意数量的位置变量。HERE指令：此指令使变量或精确点的值等于当前机器人的位置。WHERE指令：该指令用来显示机器人在直角坐标空间中的当前位置和关节变量值。BASE指令：用来设置参考坐标系，系统规