机器人研发中使用的十大流行编程语言

  如果你在 Stack Overflow、Quora、Trossen、Reddit 或 Research Gate 等机器人专家或者社区论坛上提问“机器人最好的编程语言是什么?” 你会得到不同的答案。正如我们在文章中讨论的基本机器人技能一样,对于机器人学家来说最关键的是建立“ 编程思维 ”,而不是用一种特定的语言来衡量。在很多方面,你首先学习哪种编程语言并不重要,重要的是在通过编程思维来不断提高自身的技能。

  回归主题,在本文中,我们将介绍机器人研发中使用的十大最流行的编程语言。我们将讨论他们的缺点和优点,以及使用或者不使用它们的理由。世界上有超过1500种编程语言你可以学习。下面列出的是目前机器人中十种最流行的编程语言。每种语言都有不同的优势,作者根据自身经验,按照优先级从低到高排序。

  10. BASIC / Pascal

  BASIC和Pascal是我曾经学过了的两种主要的编程语言。但这并不是我把它们放在榜单上的原因。相反,它们是运用于工业机器人编程上很好的语言。BASIC 针对初学者设计,这使它可以成为开发者简单的入门语言。

  Pascal的目的是提高编程实践,并提出像指针这样的构建,这使得它成为一个从 BASIC 到更多编程语言的奠基石。如今,这两种语言对于“日常运用”来说有些过时了。但是普通情况下,您要进行相当程度的底层编码,或者需要熟悉其他工业机器人语言,那么了解它们会对您有所帮助。

 9.工业机器人语言

  实际上,每一个机器人制造商都已经建立了自己特定的限制性机器人编程语言,这一直是工业机器人领域的一个问题。通过学习Pascal,你会熟悉他们的一部分。但是,当你开始在另一个机器人平台编码时,都必须使用另一种语言。

  如机械臂领域实力强劲的 ABB 公司,用的语言系统叫做 RAPID;来自于德国的 KUKA,语言和公司名字一样也叫做 KUKA;Comau 利用 PDL2;Yaskawa 利用 Advise 和 Kawasaki 利用 AS。在这一点上,Fanuc 机器人利用 Karel,Staubli 机器人利用 VAL3 和 Widespread Robots 利用 URScript。

  最近,像 ROS 这样的行业已经开始为程序员提供更加标准化的语言选择。尽管如此,作为一个技术人员,你仍需要使用制造商的编程语言。

 8. LISP

  LISP是世界上第二古老的编程语言(FORTRAN更为古老,但只差一年)。相比与其他语言,它使用得并不是很广泛,但是在人工智能编程领域还是很最重要的。ROS的一部分是用 LISP 编写的,事实上,你并不需要知ROS是怎么编写的。

  7.硬件描述语言(HDL)

  硬件描述语言基本上是描绘电气的编程方法。这些语言对于一些机器人专家来说是非常普遍的,因为他们习惯用 FPGAs(Field Programmable Gate Arrays)编程。FPGA可以不用硅芯片便能开发出电子硬件,这使得它们成为一种开发的更快,更低要求的改进选择。如果你不模拟硬件,你可能永远不会使用HDL。

  存在即是合理,你还是需要了解一下HDL的,并且它们和其他编程语言也不太一样。HDL的所有的操作都是并行完成的,而不是像基于处理器的语言那样顺序操作。

6.Assembly

  Assembly 可以让你用“0和1”进行编程,这是最底层的编程。在过去,大多数底层硬件需要在 Assembly 中进行编程。随着 Arduino 和其他类似微控制器的兴起,你现在可以利用C / C ++在底层进行有效的编程,这意味着 Assembly 对于一般的机器人专家来说可能会不那么重要。

 5. MATLAB

  MATLAB和它的开源亲戚(例如Octave)在一些机器人专家中非常有名,是他们负责调查数据和创建控制系统常用的语言。还有一个非常有名的MATLAB机器人 工具箱。我知道使用MATLAB单独创建整个机器人系统的人员。所以,如果您需要分解数据,创建高级图表或执行控制系统,那就很可能需要学习MATLAB。

 4. C#/.NET

  C#是微软提供的一种限制性编程语言。C#/ .NET很大程度上是为微软机器人工程师工作室(Microsoft Robotics Studio Studio)提供的,微软机器人工程师工作室将其作为基本语言。如果你将使用这个框架,你就必须学习 C#。尽管如此,首先学习C / C ++,也可以提高自身的编码能力。

  3. Java

  作为一个电子设计工程师,我很惊讶一些软件工程学院将 JAVA 作为他们第一个学习的编程语言。

  Java把对程序员的底层存储功能“隐藏了”,这使得对Java程序的要求不那么高,而且也意味着你对代码的处理方式了解得不多。从软件工程的基础到探索机器人的未来,你很可能已经学习了Java。

  像C#和MATLAB一样,Java是一种解释性语言,这意味着它不会被合并到机器语言代码中。相反,Java虚拟机在运行时解释指令。理论上来说,基于Java虚拟机,使用Java可以在不同机器上使用类似的代码。但实际上,这并不普遍使用,有时会导致代码运行缓慢。但是Java编程语言在机器人研究中非常流行,所以你可能需要它。

  2. Python

  在机器人研究领域,Python 占据了重要地位。其中一个原因很可能是 Python(和C ++)是ROS中的两种主要编程语言。像Java一样,它是一种解释性语言。但也不同于Java,Python 语言主要集中在可用性上。Python不需要花大量的时间来做常规的事情,例如定义和强制转换变量类型。此外,还有大量免费的库,这意味着当你不得不实现一些基本的功能时,你不需要“重新造轮子”。而且由于它允许与C / C ++代码之间可以进行简单的绑定,这意味着执行代码繁重部分的性能可以植入这些语言,从而避免性能损失。随着越来越多的电子产品开始使用“开箱即用”的Python(像Raspberry Pi那样),我们可能会在机器人中看到更多的Python。

  1. C/C++

  机器人研发第一编程语言—c++。许多人都认为 C 和 C ++ 对机器人科学家来说是一个很好的开端。为什么?因为相当多的硬件库使用这些语言。它们适用于低级别的硬件,允许实时性能,是非常成熟的编程语言。

  现在,你可能会更多地使用C ++,因为C++具有更强大的实用性。C ++是C的一个扩展。从基础的C学习,你也可以得到很多收获,尤其是当你发现一个硬件库是用 C 编写的时候。C / C ++不像Python或MATLAB那么容易学习的。使用C来执行类似的功能可能需要相当长的时间,并且需要更多的代码。尽管如此,但机器人极其依赖实时性能,所以它们仍然是机器人科学家心中的“标准”机器人编程语言。

  那学习哪一个比较好呢?

  我列举了机器人十大热门编程语言,并不意味着你每一个都需要去学习。最重要的是发现一种适合你的语言,当然,也适用于你的机器人硬件。您需要一种可以让你快速有效地创建程序的语言,你可以更专注于实用性。

  因此,我建议先学习Python。这是我根据自己的自身经验来说,当然你也可以先学习适合你的语言。无论如何,Python是一门简单易学的语言它有许多有效的库可供学习,而且功能非常强大。我听过很多经验丰富的程序员在几天内就学会了Python,并且很快就运用到了大部分编程需求里面。在你学会了 Python 之后,我会建议学习 C,再由C ++来牵引。因为你需要将它与机器人硬件驱动程序的巨大主导接口进行交互。

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