2023年4月16日发(作者：万达标识)机器⼈编程常⽤的四⼤语⾔，先学哪⼀种才最明智！
很有机友很疑惑：
我究竟应该先学哪种编程语⾔？这是⼀个许多新⼊⾏的机器⼈⼯程师在他们职业⽣涯中⾄少会问⼀次的问题。不幸的
是，这也是⼀个没有简单答案的问题。
也许更恰当的问题应该是先从哪种编程语⾔开始学起？但是，你仍然会得到不同的看法，但是许多机器⼈专家会同意从
关键编程语⾔开始学。
如果你去问⼀屋⼦的机器⼈专家，“什么是机器⼈学中最好编程语⾔？”，你永远不会得到⼀个直接的答案。
电⽓⼯程师会从⼯业机器⼈技术这个⾓度给出不同的答案。计算机视觉程序员给出的答案会跟认知机器⼈专家给出的不
⼀样。⽽且，每个⼈都会对什么是最好的编程语⾔有⾃⼰的看法。最终，⼤多数⼈都会赞同的答案就是”这个取决于。
。。“。
对于⼀个新⼊⾏正在试图决定要先学哪种语⾔的机器⼈学者来说，这是⼀个相当⽆⽤的答案。即使这是最现实的回答
——因为它的确取决于你想要开发的应⽤程序和你在使⽤的系统。
对于学习机器⼈编程的你来说，最重要的事情是开拓你的”编程思维”，⽽不是精通⼀种特定的编程语⾔。从很多⽅⾯来
说，从哪种编程语⾔开始学习真的⽆关紧要。你学习的每种语⾔提升了你的编程思维，拥有了这种思维，去学习⼀种新
编程语⾔的时候会容易不少。
早期的机器⼈由于功能单⼀，动作简单，可采⽤固定程序或者⽰教⽅式来控制机器⼈的运动。随着机器⼈作业动作的多
样化和作业环境的复杂化，依靠固定的程序或⽰教⽅式已经满⾜不了要求，必须依靠能适应作业和环境随时变化的机器
⼈语⾔编程来完成机器⼈⼯作。
下⾯就跟机哥来了解⼀下常见的机器⼈编程语⾔吧！
VAL语⾔
⼀、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。VAL语⾔是在BASIC语⾔的基础上发展起来的，所以与BASIC语⾔的结构很相似。
在VAL的基础上Unimation公司推出了VALⅡ语⾔。
VAL语⾔可应⽤于上下两级计算机控制的机器⼈系统。上位机为LSI-11/23，编程在上位机中进⾏，上位机进⾏系统的管
理；下位机为6503微处理器，主要控制各关节的实时运动。编程时可以VAL语⾔和6503汇编语⾔混合编程。
VAL语⾔命令简单、清晰易懂，描述机器⼈作业动作及与上位机的通信均较⽅便，实时功能强；可以在在线和离线两种
状态下编程，适⽤于多种计算机控制的机器⼈；能够迅速地计算出不同坐标系下复杂运动的连续轨迹，能连续⽣成机器
⼈的控制信号，可以与操作者交互地在线修改程序和⽣成程序；VAL语⾔包含有⼀些⼦程序库，通过调⽤各种不同的⼦
程序可很快组合成复杂操作控制；能与外部存储器进⾏快速数据传输以保存程序和数据。
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⼊⽂本程序，也可通过⽰教盒在⽰教⽅式下输⼊程序。在输⼊过程中可修改、编辑、
⽣成程序，最后保存到存储器中。在此状态下也可以调⽤已存在的程序。
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。
⼆、VAL语⾔的指令
VAL语⾔包括监控指令和程序指令两种。其小学生看的电影
中监控指令有六类，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。
各类指令的具体形式及功能如下：
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。
其格式有两种：
POINT<变量>[=<变量2>…<变量n>]
或POINT<精确点>[=<精确点2>]
例如：
POINTPICK1=PICK2
指令的功能是置变量PICK1的值等于PICK2的值。
⼜如：
POINT#PARK
是准备定义或修改精确点PARK。
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。
例如：
HEREPLACK
是定义变量PLACK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，系统规定参考系原点在关节1和2轴线的交点处，⽅向沿固定轴的⽅向。
格式：
BASE[]，[]，[]，[向旋转⽅向>]
例如：
BASE300，–50，30
是重新定义基准坐标系的位置，它从初始位置向X⽅向移300，沿Z的负⽅向移50，再绕Z轴旋转了30。
TOOLI指令：此指令的功能是对⼯具终端相对⼯具⽀承⾯的位置和姿态赋值。
2)程序编辑指令
EDIT指令：此指令允许⽤户建⽴或修改⼀个指定名字的程序，可以指定被编辑程序的起始⾏号。其格式为
EDIT[<程序名>]，[<⾏号>]
如果没有指定⾏号，则从程序的第⼀⾏开始编辑；如果没有指定程序名，则上次最后编辑的程序被响应。
⽤EDIT指令进⼊编辑状态后，可以⽤C、D、E、I、L、P、R、S、T等命令来进⼀步编辑。如：
C命令：改变编辑的程序，⽤⼀个新的程序代替。
D命令：删除从当前⾏算起的n⾏程序，n缺省时为删除当前⾏。
E命令：退出编辑返回监控模式。
I命令：将当前指令下移⼀⾏，以便插⼊⼀条指令。
P命令：显⽰从当前⾏往下n⾏的程序⽂本内容。
T命令：初始化关节插值程序⽰教模式，在该模式下，按⼀次⽰教盒上的“RECODE”按钮就将MOVE指令插到程序中。
3)列表指令
DIRECTORY指令：此指令的功能是显⽰存储器中的全部⽤户程序名。
LISTL指令：功能是显⽰任意个位置变量值。
LISTP指令：功能是显⽰任意个⽤户的全部程序。
4)存储指令
FORMAT指令：执⾏磁盘格式化。
SOREP指令：功能是在指定的磁盘⽂件内存储指定的程序。
STOREL指令：此指令存储⽤户程序中注明的全部位置变量名和变量值。
LISTF指令：指令的功能是显⽰软盘中当前输⼊的⽂件⽬录。
LOADP指令：功能是肥水之战
将⽂件中的程序送⼊内存。
LOADL指令：功能是将⽂件中指定的位置变量送⼊系统内存。
DELETE指令：此指令撤销磁盘中指定的⽂件。
COMPRESS指令南泰熙
：只⽤来压缩磁盘空间。
ERASE指令：擦除磁内容并初始化。
5)控制程序执⾏指令
ABORT指令：执⾏此指令后紧急停⽌(紧停)。
DO指令：执⾏单步指令。
EXECUTE指令：此指令执⾏⽤户指定的程序n次，n可以从–32768到32767，当n被省略时，程序执⾏⼀次。
NEXT指令：此命令控制程序在单步⽅式下执⾏。
PROCEED指令：此指令实现在某⼀步暂停、急停或运⾏错误后，⾃下⼀步起继续执⾏程序。
RETRY指令：指令的功能是在某⼀步出现运⾏错误后，仍⾃那⼀步重新运⾏程序。
SPEED指令：指令的功能是指定程序控制下机器⼈的运动速度，其值从0.01到327.67，⼀般正常速度为100。
6)系统状态控制指令
CALIB指令：此指令校准关节位置传感器。
STATUS指令：⽤来显⽰白美人
⽤户程序的状态。
FREE指令：⽤来显⽰当前未使⽤的存储容量。
ENABL指令：⽤于开、关系统硬件。
ZERO指令：此指令的功能是清除全部⽤户程序和定义的位置，重新初始化。
DONE：此指令停⽌监控程序，进⼊硬件调试状态。
2．程序指令
1)运动指令
指令包括GO、MOVE、MOVEI、MOVES、DRAW、APPRO、APPROS、DEPART、DRIVE、READY、OPEN、
OPENI、CLOSE、CLOSEI、RELAX、GRASP及DELAY等。
这些指令⼤部分具有使机器⼈按照特定的⽅式从⼀个位姿运动到另⼀个位姿的功能，部分指令表⽰机器⼈⼿⽖的开合。
例如：
MOVE#PICK！
表⽰机器⼈由关节插值运动到精确PICK所定义的位置。“！”表⽰位置变量已有⾃⼰的值。
MOVET<位置>，<⼿开度>
功能是⽣成关节插值运动使机器⼈到达位置变量所给定的位姿，运动中若⼿为伺服控制，则⼿由闭合改变到⼿开度变量
给定的值。
⼜例如：
OPEN[<⼿开度>]
表⽰使机器⼈⼿⽖打开到指定的开度。
2)机器⼈位姿控制指令
这些指令包括RIGHTY、LEFTY、ABOVE、BELOW、FLIP及NOFLIP等。
3)赋值指令
赋值指令有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实现程序的⽆条件转移，⽽IF指令执⾏有条件转移。IF指令的格式为
IF<整型变量1><关系式><整型变量2><关系式>THEN<标识符>
该指令⽐较两个整型变量的值，如果关系状态为真，程序转到标识符指定的⾏去执⾏，否则接着下⼀⾏执⾏。关系表达
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)开关量赋值指令
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语⾔
SIGLA是⼀种仅⽤于直⾓坐标式SIGMA装配型机器⼈运动控制时的⼀种编程语⾔，是20世纪70年代后期由意⼤利
Olivetti公司研制的⼀种简单的⾮⽂本语⾔。
这种语⾔主要⽤于装配任务的控制，它可以把装配任务划分为⼀些装配⼦任务，如取旋具，在螺钉上料器上取螺钉A，
搬运螺钉A，定位螺钉A，装⼊螺钉A，紧固螺钉等。编程时预先编制⼦程序，然后⽤⼦程序调⽤的⽅式来完成。
IML语⾔
IML也是⼀种着眼于末端执⾏器的动作级语⾔，由⽇本九州⼤学开发⽽成。IML语⾔的特点是编程简单，能⼈机对话，适
合于现场操作，许多复杂动作可由简单的指令来实现，易被操作者掌握。
IML⽤直⾓坐标系描述机器⼈和⽬标物的位置和姿态。坐标系分两种，⼀种是机座坐标系，⼀种是固连在机器⼈作业空
间上的⼯作坐标系。语⾔以指令形式编程，可以表⽰机器⼈的⼯作点、运动轨迹、⽬标物的位置及姿态等信息，从⽽可
以直接编程。往返作业可不⽤循环语句描述，⽰教的轨迹能定义成指令插到语句中，还能完成某些⼒的施加。
IML语⾔的主要指令有：运动指令MOVE、速度指令SPEED、停⽌指令STOP、⼿指开合指令OPEN及CLOSE、坐标系
定义指令COORD、轨迹定义命令TRAJ、位置定义命令HERE、程序控制指令IF…THEN、FOREACH语句、CASE语
句及DEFINE等。
AL语⾔
⼀、AL语⾔概述
AL语⾔是20世纪70年代中期美国斯坦福⼤学⼈⼯智能研究所开发研制的⼀种机器⼈语⾔，它是在WAVE的基础上开发
出来的，也是⼀种动作级编程语⾔，但兼有对象级编程语⾔的某些特征，使⽤于装配作业。它的结构及特点类似于
PASCAL语⾔，可以编译成机器语⾔在实时控制机上运⾏，具有实时编译语⾔的结构和特征，如可以同步操作、条件操
作等。AL语⾔设计的原始⽬的是⽤于具有传感器信息反馈的多台机器⼈或机械⼿的并⾏或协调控制编程。
运⾏VA语⾔的系统硬件环境包括主、从两级计算机控制，如图所⽰。主机为PDP-10，主机内的管理器负责管理协调各
部分的⼯作，编译器负责对AL语⾔的指令进⾏编译并检查程序，实时接⼝负责主、从机之间的接⼝连接，装载器负责分
配程序。从机为PDP-11/45。
主机的功能是对AL语⾔进⾏编译，对机器⼈的动作进⾏规划；从机接受主机发出的动作规划命令，进⾏轨迹及关节参数
的实时计算，最后对机器⼈发出具体的动作指令。
⼆、AL语⾔的编程格式
(1)程序BEGIN开始，由END结束。
(2)语句与语句之间⽤分号隔开。
(3)变量先定义说明其类型，后使⽤。变量名以英⽂字母开头，由字母、数字和下画线组成，字母⼤、⼩写不分。
(4)程序的注释⽤⼤括号括起来。
(5)变量赋值语句中如所赋的内容为表达式，则先计算表达式的值，再把该值赋给等式左边的变量。
三、AL语⾔中数据的类型
(1)标量(scalar)——可以是时间、距离、⾓度及⼒等，可以进⾏加、减、乘、除和指数运算，也可以进⾏三⾓函数、⾃
然对数和指数换算。
(2)向量(vector)——与数学中的向量类似，可以由若⼲个量纲相同的标量来构造⼀个向量。
(3)旋转(rot)——⽤来描述⼀个轴的旋转或绕某个轴的旋转以表⽰姿态。⽤ROT变量表⽰旋转变量时带有两个参数，⼀个
代表旋转轴的简单⽮量，另⼀个表⽰旋转⾓度。
(4)坐标系(frame)——⽤来建⽴坐标系，变量的值表⽰物体固连坐标系与空间作业的参考坐标系之间的相对位置与姿
态。
(5)变换(trans)——⽤重庆导游词
来进⾏坐标变什么不理
换，具有旋转和向量两个参数，执⾏时先旋转再平移。
四、AL语⾔的语句介绍
1．MOVE语句
⽤来描述机器⼈⼿⽖的运动，如⼿⽖从⼀个位置运动到另⼀个位置。MOVE语句的格式为
MOVETO<⽬的地>
2．⼿⽖控制语句
OPEN：⼿⽖打开语句。
CLOSE：⼿⽖闭合语句。
语句的格式为
OPENTO
CLOSETO
其中SVAL为开度距离值，在程序中已预先指定。
3．控制语句
与PASCAL语⾔类似，控制语句有下⾯⼏种：
IF<条件>THEN<语句>ELSE<语句>
WHILE<条件>DO<语句>
CASE<语句>
DO<语句>UNTIL<条件>
FOR…STEP…UNTIL…
4．AFFIX和UNFIX语句
在装配过程中经常出现将⼀个物体粘到另⼀个物体上或⼀个物体从另⼀个物体上剥离的操作。语句AFFIX为两物体结合
的操作，语句AFFIX为两物体分离的操作。
例如：BEAM_BORE和BEAM分别为两个坐标系，执⾏语句
AFFIXBEAM_BORETOBEAM
后两个坐标系就附着在⼀起了，即⼀个坐标系的运动也将引起另⼀个坐标系的同样运动。然后执⾏下⾯的语句
UNFIXBEAM_BOREFROMBEAM
两坐标系的附着关系被解除。
5．⼒觉的处理
在MOVE语句中使⽤条件监控⼦语句可实现使⽤传感器信息来完成⼀定的动作。
监控⼦语句如：
ON<条件>DO<动作>
例如：
MOVEBARMTO⊕-0.1*INCHESONFORCE(Z)>10*OUNCESDOSTOP
表⽰在当前位置沿Z轴向下移动0.1英⼨，如果感觉Z轴⽅向的⼒超过10盎司，则⽴即命令机械⼿停⽌运动。
⼀般⽤户接触到的语⾔都是机器⼈公司⾃⼰开发的针对⽤户的语⾔平台，通俗易懂，在这⼀层次，每⼀个机器⼈公司都
有⾃⼰语法规则和语⾔形式，这些都不重要，因为这层是给⽤户⽰教编程使⽤的。
有⾃⼰语法规则和语⾔形式，这些都不重要，因为这层是给⽤户⽰教编程使⽤的。
这个语⾔平台之后是⼀种基于硬件相关的⾼级语⾔平台，如c语⾔、C++语⾔、基于IEC61131标准语⾔等，这些语⾔是
机器⼈公司做机器⼈系统开发时所使⽤的语⾔平台，这⼀层次的语⾔平台可以编写翻译解释程序，针对⽤户⽰教的语⾔
平台编写的程序进⾏翻译解释成该层语⾔所能理解的指令，该层语⾔平台主要进⾏运动学和控制⽅⾯的编程，再底层就
是硬件语⾔，如基于Intel硬件的汇编指令等。
各家⼯业机器⼈公司的机器⼈编程语⾔都不相同，各家有各家⾃⼰的编程语⾔。但是，不论变化多⼤，其关键特性都很
相似。⽐如Staubli 机器⼈的编程语⾔叫VAL3,风格和Basic相似；ABB的叫做RAPID,风格和Ｃ相似；还有Adept
Robotics 的V+,Fanuc,KUKA,MOTOMAN都有专⽤的编程语⾔，但是⼤都是相似.⽽由于机器⼈的发明公司Unimation公
司最开始的语⾔就是VAL,所以这些语⾔结构都有所相似。
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