机器人概论论文_机器人概论期末论文

2020-02-27 其他范文下载本文

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机器人概论论文

题目：机器人的控制系统

作者：王宜晖

单位：物理与信息科学学院

09物理四班学号：291040435 电话：***

摘要：在当今社会中，机器人越来越受到人们的广泛关注，本论文就是为了让大家在了解有机器人的同时可以了解到机器人是怎样运行的。他是由什么控制的和不同的机器人所用的不同的编程系统。

关键词：机器人控制控制系统机器人编程 G语言乐高机器人工业机器人

正文：

在当今社会中，机器人从不为人所知到现在越来越受到人们的重视和喜爱，机器人走过了一个艰辛而又漫长的发展过程，机器人从最初的只可以像小车一样前进，到现在基本可以像人一样直立行走，机器人的发展是坎坷的，但是就因为有很多喜爱机器人的人的共同努力，机器人在不断的进步。

其实大多人都不是很了解机器人，认为机器人就应该和人类一样，其实这个观点是错误的，一般在定义方面，只要有人工智能的机器一般都可以算作是机器人。

其实并不是人们不想给机器人一个完整的定义，自机器人诞生之日起人们就不断地尝试着说明到底什么是机器人。但随着机器人技术的飞速发展和信息时代的到来，机器人所涵盖的内容越来越丰富，机器人的定义也不断充实和创新。

下面我想重点介绍一下机器人的控制系统。

机器人和真正的人不同，他们没有思想，只有在一个环境中接受环境并且不断地接受环境给他传递的信息并且通过编写的程序去运算这个信息中可以给他活动的命令和条件。

而在机器人控制系统中编程就成了必不可少的工具，如果说控制器是机器人的大脑的话，那控制系统中的编程就是脑容量，负责机器人的宏观调控。

而控制机器人完成各项任务的东西就是控制器，可以说每个机器人控制器是必不可少的东西，但是每个控制器都不同。

比如说，乐高机器人，他的控制器就是一个像盒子一样的东西，如图所示，这就是在小学初中和高中组机器人大赛中常见到的控制器，这个控制器看起来像个玩具，但是，就因为这样，才可以让很多人学会和了解机器人的运行，让自己做机器人变得可能，并且让复杂的东西简单化，图中的这个控制器中深色的地方就是控制所有地方的发出点，有点像人体的突触，发出电信号，让做好的机器人干人类要求的一些事情。

乐高机器人的好处就在于大家可以尽可能的发挥自己的想象，做出自己喜欢的机器人，而不受到其他条件的约束。比如说我们曾经比赛过的机器人：

我们可以通过自己的想象，按照自己的意志去做这款机器人，不需要多好看，只要可以完成我们所要完成的任务就可以。（图中所示为我们高中自己拼装的灭火救人机器人）

而正因为如此，我们的发挥的空间也就更大。

但是怎样才能让我们做出来的机器人随着我们的意志去做我们要求机器人做的事情呢？这个问题就要交给上面那个盒子和我们编的程序来完成了。

乐高之所以简单，就是因为他们开发的一款专用编程软件：ROBOLAB2.5。

提到编程语言，人们最多的反应可能是C语言。然而，我们大家都知道，C并不是最早的编程语言，也不是唯一的。

伴随着计算机硬件的发展，计算机编程语言也经历了不同的发展阶段。第一代编程语言是机器语言（机器指令）；第二代编程语言为汇编语言，属于低级语言。第三代编程语言是面向对象或面向问题的语言，是应用型的语言，属于高级语言，如早期的FORTRAN、到C、VB以及目前网络方面应用较多的JAVA、Delphi等。目前世界上的高级语言大概有几百种之多，比较通用的也有几十种。但是，这些高级编程语言也要经过系统漫长的学习，甚至是专业人士才能熟练使用。为了适合更为广泛的非专业人群的需要，另一种更直观易学的编程语言——图形化编程语言得到越来越多的关注。图形化编程语言——G语言又称为可视化编程语言，被称为第四代编程语言。

如图，就是G语言，他看似简单，但是如果深入了解的话，可以干成很多别的程序很难做到的事情，换句话说就是可以吧复杂的东西简单化。

比如说，我在网上看到这样的一个例子：诺贝尔获奖者也使用G-语言！正文如下：

为乐高机器人编写程序的ROBOLAB软件是一个低起步,高发展,直观易学的图形化编程环境，是以美国国家仪器公司的LabVIEW为基础开发的。1997年诺贝尔物理奖获得者William D.Phillips博士选用LabVIEW作为编程环境, 控制他发明的全新原子冷却实验。

LABVIEW语言是一个划时代的图形化编程系统，它提供了一种全新的程序编写方法。目前,全球上万名工程师、科学家和技术人员都在使用LabVIEW软件, 包括诺贝尔获奖的科学家。

为了让更多的学生在很小的年龄, 和付出非常少价格就开始学习最先进的编程技术, 乐高公司等企业和高校开发了ROBOLAB,它就是一套适合中小学教学，又具有专业版本LabVIEW多种功能的图形化语言编程环境。

下图是LabVIEW 帮助福特汽车公司测试汽车的各种性能。LabVIEW采用图形化编程方式，产生的程序是框图的形式，对于使用者来说，编程就像设计流程图一样，在很短的时间内就能够学会。由于 LABVIEW明显提高了科研和生产效率, 它在航天航空、通信、汽车、半导体和生物医学等众多领域很快得到广泛应用.乐高公司通过和美国国家仪器公司,美国TUFTS大学的友好合作,开发了基于LabVIEW的机器人编程软件ROBOLAB,使机器人更容易进入中小学课堂,使我们的学生在很小的年龄就可以开始编写程序,体会计算机的威力。

ROBOLAB有200多个编程模块,可以完成常见编程语言，如C/C++或VisualBasic等软件的功能。学生在计算机上为机器人编写好程序，程序一旦下载到RCX，机器人就脱离计算机，根据程序指令，按照周围环境的输入信息来行动,完全智能化。当然，如果机器人未按预先设计的行动，即程序编写不够完善时，可以在计算机上修改原程序，再下载，运行机器人进行测试，直到机器人完全按要求工作为止。

这就是G语言和乐高机器人的好处，不过有很多人认为乐高机器人只能算是一个高级玩具，其实不然，在G语言中，有两种级别：一种为导航者级别，属于初学者所用的，比较简单，而另一种为发明家级别，用的时候就要一定的基础才可以把程序编写的很完美了。

发明家级别用得好意味着什么？举例来说，LabVIEW是一个工程师和科学家使用的功能强大的编程环境，帮助他们完成如制造、质量测试、数据采集分析等任务，他是图形化的开发工具，允许他们建造强大的软件应用程序，以帮助他们的研究和工作。在1997年NASA的火星任务中，在探索这个星球表面时，LabVIEW用于监测Sojourner Rover的位置和状态。

不过，如果我们要做出这么庞大的系统出来，那就要在下很多功夫了。

肯定有很多人要问了，那有了程序，怎么才能完成机器人的各项动作呢？这个可以放心，因为这就要用到了机器人的大脑：控制器！

控制器是机器人的大脑，控制机器人的动作。它通常是一个机器人的某些类型的计算机是用来存储信息操作机器人和工作环境，存储和执行程序的。该控制系统包含程序，数据算法，逻辑分析以及其他各种加工活动，使机器人执行。

下面的图片是一个AARM运动控制系统。AARM代表高级架构机器人和机械运动，它是一个商业产品机运动控制从美国机器人工业。工业控制器要么不伺服，点至点或连续伺服舵机的路径。阿非伺服移动机器人通常从一个地区到另一个地区，被称为是“取放”的机器人。非伺服机器人的运动是由控制器启动和停止开关用机械停止。停止开关发出一个信号重新启动控制器的下一项议案。阿点至点伺服精确点移动到路径停止所以只有在被编程。连续伺服是一个适当的路径时，机器人必须在一开始指定的路径在不断运动平稳。

更复杂的机器人有更精密的控制系统。该火星车在火星索乔纳大脑是由两个柔性电缆的电子电路板，是相互关联。一个董事会被称为“中央处理器”董事会和其他的“权力”包含的项目，每个董事会负责处理用于发电，功率调节，功率分配和控制，模拟和数字I / O控制，并计算（即中央处理器）和数据存储（即内存）。

移动机器人可以通过遥控操作或自主。一个遥控机器人操作员的指示接收人。在直接远程控制的情况下，机器人继电器环境和经营者经营有关的资料，然后发送远程机器人信息的基础上得到的指示。这个顺序可能会发生立即（实时）或时间延迟。自主机器人进行编程，了解他们的环境，并采取独立行动的基础上拥有他们的知识。有些机器人能够自主“学习遇到”从他们的过去。这意味着它们可以识别的情况，进程取得成功的行动产生了成功/失败的结果和修改他们的行为优化。这项活动需要放置在机器人控制器。

而对于乐高来说，因为乐高机器人本来就象是一种商品，所以他有成品的控制器：只要你将编写好的G语言程序用红外传输的形式传入这个小盒子中就可以了，这个小盒子叫RCX，他就是乐高机器人的大脑，程序在这个RCX中运行后，就可以指挥机器人做各项工作了。而对于这个控制器来说，灰色的部分就是输入，黑色的部分是输出，这是什么意思呢？比如说，我要沿着一条黑线走下去，那么我就可以在灰色的地方安装一个光感传感器，而在黑色的地方装一个马达一样的东西和车轮，这下好了，我们可以编一个程序让光杆传感器感受黑线和其它部分光的不同，让光感只采集黑线传递的光，这样，如果超出黑线，程序就不再发出走的指令。这样下来，我们的机器人就可以很听话的按照我们所画的黑线来走，一个简单的机器人就这么诞生了„„ 有的人会问了，那一般控制机械或机器人的东西不是单片机吗？那RCX是不是也是一个单片机呢？对于这个问题，我在网上查找过，最后再乐高的官网中找到了答案，实际上，它们是有很大区别的。而最主要区别就是单片机仅仅包含硬件，没有操作系统软件。

设想如果世界上没有操作系统„„

让我们先假设出现这种情况：你电脑里的操作系统（例如Windows98）被病毒损坏，无法启动机器，而你身边有没有可以启动机器的软盘。那么，就算你拥有再强大的电脑，也不能完成任何的操作，只能望机兴叹。这时，也许你才真正理解操作系统的存在意义，体会到为什么世界上最大的公司微软就是以操作系统兴旺发达的。

RCX的操作系统

在使用ROBOLAB软件，我们注意到，主菜单显示三个按钮，按钮1为“administrator”，点击该按钮，进入下一级菜单，这个窗口显示的五个按钮中，第2个按钮“Download Firmware”，我们称为“下载固件或固化”，Firmware即固件。那么，什么是固件呢？为什么要下载固件呢。打个比方：我们使用的计算机，在刚刚组装起来时，我们称为裸机，我们必须为裸机安装操作系统，如Windows，NT，然后才可以根据使用需要，安装合适的软件。如Word, Excel,VB，IE, Photoshop 等等。这里计算机的操作系统可以认为是计算机的固件。未固化的RCX类似于计算机的裸机，只有硬件，没有软件，虽然有着强大的处理器，存储器，和输入和输出端口等，但使用起来十分困难。下载RCX的固件就是将RCX的操作系统软件和配合ROBOLAB使用的程序输入RCX。有了固件，RCX就能完成实时和多任务操作，让使用者用高级语言对RCX进行编程，完成复杂的机器人设计。

而所有单片机仅仅包含硬件，没有如何操作系统软件。

前面我们已经讲到，没有操作系统的计算机系统称为裸机。要控制裸机就必须使用针对某种处理器的汇编语言。我们强调使用针对某种处理器的汇编语言是因为不同的微处理器使用不同的汇编语言，而且它们之间的差别非常大，甚至同系列但不同型号的微处理器使用的汇编语言也不一样。为了优化硬件结构，在不同的系统中，我们往往需要选择不同的微处理器，这样就要求学会许多不同的汇编语言。由于汇编语言一般非常难懂，老师的教学和学生的学习都比较困难，通常单片机系统开发完成后，我们会发现大量的时间花费在语言的学习和枯燥的程序调试，而不是在功能的完善和创新中。

RCX和其软件系统带我们走出以上的困境。我们下载的固件包括了RCX硬

件的细节和底层的编程指令，ROBOLAB软件也将难懂的汇编语言表达为一个个图标。编程时我们只需要选择所需的功能图标，像画流水线一样有逻辑性地将图标连起来，这样就可以完成程序编写，实现复杂的软件设计。

下面，我们用单片机的汇编语言来与ROBOLAB做个比较。同样是完成RCX赋值，直接对RCX的微处理器H8编写程序要复杂许多，编写时不但要注意语句顺序，甚至标点符号也不能错。而通过RCX操作系统使用ROBOLAB，你只需要懂得怎样使用几个图标：

这就是乐高机器人的控制器和控制系统，其实，我们也不一定就要一直依赖于乐高这种编程系统和控制器，上面我们就说过，可以运用很多语言去完成自己喜欢的事情，也有很多人用其他方式完成了自己的想法。

我们先说说工业机器人的控制系统吧！

以下是我在网上找到的对于工业机器人来说的编程和控制系统。

1．机器人的示

用机器人代替人进行作业时，必须预先对机器人发出指示，规定机器人进行应该完成的动作和作业的具体内容。这个过程就称为对机器人的示教或对机器人的编程。对机器人的示教有不同的方法，要想让机器人实现人们所期望的动作，必须赋予机器人各种信息，首先是机器人动作顺序的信息及外部设备的协调信息；其次是与机器人工作时的附加条件信息；再次是机器人的位置和姿态信息。前两个方面很大程度上是与机器人要完成的工作以及相关的工艺要求有关，所以我们重点介绍一下有关机器人位置和姿态的示教。

位置和姿态的示教大致可有以下几种：

（1）直接示教

就是我们常说的手把手示教，由人直接搬动机器人的手臂对机器人进行示教，如示教盒示教或操作杆示教等。在这种示教中，为了示教方便及获取信息的快捷而准确，人们可选择在不同的坐标系下示教，可在关节坐标系、直角坐标系（基坐标系）以及工

具坐标系、工件坐标系或用户自定义的坐标系下示教。

（2）离线示教

不对实际作业的机器人直接进行示教，而是脱离实际作业环境生成示教数据，间接地对机器人进行示教。在离线示教法（离线编程）中，通过使用计算机内存储的模型（CAD模型），不要求机器人实际产生运动，便能在示教结果的基础上对机器人的运动进行仿真，从而确定示教内容是否恰当及机器人是否按人们期望的方式运动。

2．机器人语言及其分类

机器人软件的类型大致有三种：（1）伺服控制级软件；（2）机器人运动控制级软件，用于对机器人轨迹控制插补和坐标变换等；（3）周边装置的控制软件。

为了让机器人产生人们所期望的动作，实现上述三类软件的功能，就必须设计机器人的运动过程和编制完成这种运动过程的先后顺序，这与计算机编制程序的概念是一样的。于是使用一种形式语言来描述机器人的运动，这种形式语言叫做机器人语言（Robot Language）。以机器人语言为线索，利用机器人语言对机器人编程，实现对机器人及其周边装置的控制。机器人语言的含义是，机器人语言是在人与机器人之间的一种记录信号或交换信息的程序语言。

关于机器人语言的分类，从不同的方面考虑有很多种分类方法，通常人们根据作业描述水平的高低分为三级：

（1）动作级

动作级语言是以机器人的运动作为描述的中心，由一系列命令组成，一般一个命令对应一个动作，语言简单，易于编程，缺点是不能进行复杂的数学运算。

（2）对象级

对象级语言是以描写操作物之间的关系为中心的语言。（3）任务级

任务级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的工作状态，机器人可自动进行推理计算，最后生成机器人的动作。

3．机器人语言系统的构成如果我们从模块化的思想考虑，机器人语言系统主要包括以下几种模块

主控程序模块

l）对来自示教盒／面板的请求给予相应的服务。2）任务的调度安排。

运动学模块：此模块是机器人运动的关键，包括机器人运动学的正解、逆解及轨迹规划，完成机器人的关节、直线、圆弧等插补功能。

·外设控制模块：实现对机器人系统有关的外围设备的控制。·通信模块：支持主机和示教盒、PLC及伺服单元的通信。

·管理模块：提供方便的机器人语言示教环境；支持对示教程序的示教、编辑（插入、删除、拷贝）、装入、存储等操作；完成系统各功能之间的切换。

·机器人语言解释器模块：对机器人语言的示教程序进行编译、扫描及语言法检查，最后解释执行。

·示教模块：利用示教盒来改变操作机未端执行器的位置和姿态。·报警模块：对出错信息的处理及响应。

4．机器人语言系统的功能

·使用机器人语言对机器人的运动加以控制，机器人运动轨迹的控制方式有两种：①CP控制方式；②PTP控制方式。无论采用何种控制方式，目前的工业机器人语言大多数以动作顺序为中心，通过使用示教这一功能，省略了作业环境内容的位置姿态的计算。详细他讲，对机器人运动控制的功能可分为如下几种：

速度（speed）设定；

轨迹插补（关节插补、直接插补及圆弧插补）动作定时（pause，delay）定位精度（coarse，fine）手爪控制（open，close）

·环境定义功能：机器人语言中的主要运算是环境数据之间进行的运算，但是现有的机器人语言是以基本动作级的实时系统为中心的，所以有关环境定义功能及其运算功能还不充分，往往用示教功能来代替。

·数据结构及其运算的功能：在通用的数据结构中，一般有文字符号和矩阵等形式，而在结构化的机器人语言中，采用更为通用的数据结构。机器人本身专用的数据结构是坐标变换矩阵、三维向量等。向量的运算包括加、减运算，内积与外积运算。

·程序控制的功能：在逐步执行的通用程序语言中，设计有程序控制语言，以便选定后进入运行的分支或转入循环运行。在机器人语言中，动作顺序的描述是重要的，为强调这种描述的可读性，采用结构化编程方式，有GOTO功能、主程序和子程序。

·数值运算的功能：机器人语言的数值运算功能大致有以下几种：四则运算（+、-、×、／等）计数运算（1NC、DEC等）

位运算功能（NOT、AND、OR、XOR等）

三角函数运算功能（SIN、COS、TAN、ARCTAN2）

·输入、输出和中断的功能：在进行顺序的程序中，与外部传感器进行信息交互的功能和中断功能是最为重要的功能。

·文件管理的功能：机器人所处理的文件有程序本身和与位姿有关的数据集，在许多机器人语言中，都有从磁盘读出程序（LOAD）和往磁盘里写入程序（SAVE）等功能。

·其他功能：进行工具变换、基本坐标设置和初始值的设置、作业条件的设置等。

以上就是对工业机器人的编程，而对于其他机器人也有不同的编程方法：机器人编程【robot programming】为使机器人完成某种任务而设置的动作顺序描述。机器人运动和作业的指令都是由程序进行控制，常见的编制方法有两种，示教编程方法和离线编程方法。其中示教编程方法包括示教、编辑和轨迹再现，可以通过示教盒示教和导引式示教两种途径实现。由于示教方式实用性强，操作简便，因此大部分机器人都采用这种方式。离线编程方法是利用计算机图形学成果，借助图形处理工具建立几何模型，通过一些规划算法来获取作业规划轨迹。与示教编程不同，离线编程不与机器人发生关系，在编程过程中机器人可以照常工作。工业上离线工具只作为一种辅助手段，未得到广泛的应用。

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。

STOREP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：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–32 768到

767，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

MOVET 已有自己的值。，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 []

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 THEN

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、FOR EACH语句、CASE语句及DEFINE等。

任务程序员能够指挥机器人系统去完成的分立单一动作就是基本程序功能。例如，把工具移动至某一指定位置，操作末端执行装置，或者从传感器或手调输入装置读个数等。机器人工作站的系统程序员，他的责任是选用一套对作业程序员工作最有用的基本功能。这些基本功能包括运算、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。

如果机器人未装有任何传感器，那么就可能不需要对机器人程序规定什么运算。没有传感器的机器人只不过是一台适于编程的数控机器。

装有传感器的机器人所进行的一些最有用的运算是解析几何计算。这些运算结果能使机器人自行做出决定，在下一步把工具或夹手置于何处。

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。按照未处理的传感器数据计算得到的结果，是做出下一步该干什么这类决策的基础。这种决策能力使机器人控制系统的功能更强有力。

3.通讯

机器人系统与操作人员之间的通讯能力，允许机器人要求操作人员提供信息、告诉操作者下一步该干什么，以及让操作者知道机器人打算干什么。人和机器能够通过许多不同方式进行通讯。

4.机械手运动

可用许多不同方法来规定机械手的运动。最简单的方法是向各关节伺服装置提供一组关节位置，然后等待伺服装置到达这些规定位置。比较复杂的方法是在机械手工作空间内插入一些中间位置。这种程序使所有关节同时开始运动和同时停止运动。用与机械手的形状无关的坐标来表示工具位置是更先进的方法，而且（除X-Y-Z机械手外）需要用一台计算机对解答进行计算。在笛卡儿空间内插入工具位置能使工具端点沿着路径跟随轨迹平滑运动。引入一个参考坐标系，用以描述工具位置，然后让该坐标系运动。这对许多情况是很方便的。

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，而继电器又可能把电源接通或断开，以直接控制工具运动，或者送出一个小功率信号给电子控制器，让后者去控制工具。直接控制是最简单的方法，而且对控制系统的要求也较少。可以用传感器来感受工具运动及其功能的执行情况。

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。我们已经知道，传感器具有多种形式。此外，我们按照功能，把传感器概括如下：

（1）内体感受器用于感受机械手或其它由计算机控制的关节式机构的位置。

（2）触觉传感器用于感受工具与物体（工件）间的实际接触。

（3）接近度或距离传感器用于感受工具至工件或障碍物的距离。

（4）力和力矩传感器用于感受装配（如把销钉插入孔内）时所产生的力和力矩。

（5）视觉传感器用于“看见”工作空间内的物体，确定物体的位置或（和）识别它们的形状等。传感数据处理是许多机器人程序编制的十分重要而又复杂的组成部分。

这就是不同机器人的编程，其实，虽然看起来不太一样，但是最后结果都是一样的，就是让机器人做我们希望他们所做的工作而加大生产力或者是其他人类完成不了的任务。

在当今社会，机器人发展的越来越快，机器人也越来越深入到我们的工作和学习中去，从最早的木制机器人到现在的美女机器人，从最早的单一机械化到现在的智能化，从木牛流马到现在正在世博会展出的一个又一个仿真机器人，机器人在不断的进步，人类也在不断的运用我们自己的智慧创造出一个又一个的奇迹！

机器人的发展还在继续，只有我们不断的探索发现，才能让机器人更好地为我们服务！也是为了这个目标，开动脑筋，加油！相信我们可以创造出更多的奇迹！！