机器人技术及其应用

第九章机器人语言,第一节概述目前，在工业生产中应用的机器人的主要编程方式有以下几种形式：1）顺序控制的编程2）示教方式编程（手把手示教）3）示教盒示教4）脱机编程或预编程,（1）顺序控制的编程该方式比较古老，现较少应用（2）示教方式编程（手把手示教）目前90%以上的机器人还是采用示教方式编程。优点：易于被熟悉工作任务的人员所掌握。示教过程进行得很快，示教过后，马上即可应用。可以用与示教时不同的速度再现。,示教方式编程也有一些缺点：只能在人所能达到的速度下工作；难与传感器的信息相配合；不能用于某些危险的情况；在操作大型机器人时，这种方法不实用;难获得高速度和直线运动；难于与其他操作同步。,（3）示教盒示教示教盒一般用于对大型机器人或危险作业条件下的机器人示教。但这种方法仍然难以获得高的控制精度，也难以与其他设备同步和与传感器信息相配合。,（4）脱机编程或预编程脱机编程有以下几个方面的优点：1）编程时可以不使用机器人；2）可预先优化操作方案和运行周期；3）可重复使用以前的子程序；4）可用传感器探测外部信息；5）控制功能中可以包含CAD和CAM信息；6）可以预先运行程序来模拟实际运动。7）对不同的工作目的，只需替换一部分待定的程序。,第二节机器人编程语言的类别和基本特性,从描述操作命令的角度来看，机器人编程语言的水平可以分为：1）动作级：以机器人末端执行器的动作为中心来描述各种操作；2）对象级：允许较粗略地描述操作对象的动作、操作对象之间的关系；3）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。,二、机器人语言的基本特性机器人语言一直以三种方式发展着：1.产生一种全新的语言；2.对老版本语言（指计算机通用语言）进行修改和增加一些句法或规则；3.在原计算机编程语言种增加新的子程序。,机器人语言所应具有的特性：1清晰性、简易性和一致性2.程序结构的清晰性：如while-do-if-then-else这种类似自然语言的语句代替简单的if和goto语句3应用的自然性：由于这一特性的要求，使得机器人语言逐渐增加各种功能，由低级向高级发展。4易扩展性：从技术不断发展的观点来说，各种机器人语言都能满足各自机器人的需要，又能在扩展后满足未来新应用领域以及传感设备改进的需要。,5调试和外部支持工具它能快速有效地对程序进行修改，已商品化的较低级别的语言有非常丰富的调试手段。6效率：语言的效率取决于编程的容易性。,第三节动作级语言,一、AL语言AL语言是一种高级程序设计系统，描述诸如装配一类的任务。它有类似ALGOL的源语言，有将程序转换为机器码的编译程序和由控制操作机械手和其他设备的实时系统。编译程序是由斯坦福大学人工智能实验室用高级语言编写的，在小型计算机上实时运行。近年来该程序已能够在微型计算机上运行。,【例8-1】用AL语言编制图8-1机器人把螺栓插入其中一个孔里的作业。这个作业需要把机器人移至料斗上方A点，抓取螺栓，经过B点、C点再把它移至导板孔上方D点（见图8-1），并把螺栓插入其中一个孔里。,编制这个程序采取的步骤是：（1）定义机座、导板、料斗、导板孔、螺栓柄等的位置和姿态；（2）把装配作业划分为一系列动作，如移动机器人、抓取物体和完成插入等；（3）加入传感器以发现异常情况和监视装配作业的过程；（4）重复步骤13，调试改进程序。,二、LUNA语言及其特征LUNA语言是日本SONY公司开发用于控制SRX系列SCARA平面关节型机器人的一种特有的语言。LUNA语言具有与BASIC相似的语法，它是在BASIC语言基础上开发出来的，且增加了能描述SRX系列机器人特有的功能语句。该语言简单易学，是一种着眼于末端操作器动作的动作级语言。,1.语言概要LUNA语言使用的数据类型有标量（整数或实数）、由四个标量组成的矢量，它用直角坐标系（O-XYZ）来描述机器人和目标物体的位姿，使人易于理解，而且坐标系与机器人的结构无关。LUNA语言的命令以指令形式给出，由解释程序来解释。指令又可以分为由系统提供的基本指令和由使用者用基本指令定义的用户指令，详见表9-2。,2.往返操作的描述机器人的操作中，很多基本动作都是有规律的往返动作。例如上图所示，机器人末端执行器由A点移动到B点和C点，我们用LUNA语言来编制程序为：10DOPAPBPCGO10可见，用LUNA语言可以极为简便地编制动作程序。,四、对象级语言,一、AUTOPASS语言及其特征靠对象物状态的变化给出大概的描述，把机器人的工作程序